Il mio protocollo è significativo perché permette di fare un catalizzatore molto preciso, molto selettivo, che può fare una sola reazione catalitica. Quindi il protocollo deriva da un concetto di catalizzatore ben definito, mono-sito, e questi catalizzatori a sito singolo stanno facendo reazioni fantastiche. Questa tecnica è impegnativa e dispendiosa in termini di tempo, ma rimane impareggiabile nella preparazione di complessi superficiali o superficiali che potrebbero essere utilizzati come catalizzatore.
E la chimica organometallica superficiale permette una comprensione più profonda della catalisi e la preparazione di un nuovo catalizzatore mono-sito e ben definito. La catalisi rappresenta il 90% dei processi nell'industria chimica e petrolchimica. Quindi, la catalisi è estremamente importante per l'energia, l'ambiente, le sostanze chimiche fini.
E naturalmente, i nuovi catalizzatori sono molto attivi in questo campo, possono aprire molte porte in chimica e petrolchimica. Perché in KAUST abbiamo le attrezzature più sofisticate che puoi trovare al mondo, siamo il laboratorio di catalisi più attrezzato. E in particolare, avete una spettroscopia infrarossa molto forte, una NMR molto forte, una tecnica molto forte che permette di vedere il catalizzatore a livello atomico.
Possiamo vedere gli atomi su una superficie, e possiamo dire che tipo di atomo vedete sulla superficie di un microscopio elettronico. Quindi la visualizzazione è necessaria per comprendere la complessità degli strumenti necessari per caratterizzare completamente il catalizzatore. In primo luogo, collegare un contenitore ad alto vuoto a una linea ad alto vuoto.
Verificare se la pressione aumenta alternando il vuoto dinamico e il vuoto statico. In caso di perdita, scansionare la connessione con il generatore ad alta frequenza per localizzare perdite e fori. Coprire cinque grammi di silice fumata in un becher da 100 millilitri con abbastanza acqua deionizzata fino a diventare un gel compatto.
Quindi, coprire il becher con un foglio di alluminio e scaldarlo nel forno a 200 gradi Celsius durante la notte. Il giorno seguente, macinare la silice raffreddata e trasferire un grammo in un reattore di vetro. Chiudere il reattore con un tappo e sigillare con grasso.
Collegare il reattore di vetro al porto del contenitore ad alto vuoto, riscaldarlo gradualmente a 700 gradi Celsius e lasciarlo durante la notte. Quindi, preparare un pellet di disco dalla silice deidrossilata per una misurazione FTIR nella scatola dei guanti. Una volta completata la misurazione, osservare il segnale silanolo isolato nello spettro FTIR.
Preparare una bomba solvente rivestita con specchio di sodio dotata di un fermafo in teflon. Trasferire circa 25-50 millilitri di pentano alla bomba solvente. Collegare la bomba solvente alla linea ad alto vuoto.
Congelare il solvente utilizzando un Dewar liquido riempito di azoto. Evacuare fino a quando il solvente non termina il degassamento. Quindi, distillare il solvente in un'altra bomba solvente.
Asciugare un pallone a doppio Schlenk evacuarlo con la linea del vuoto e riscaldarlo con una pistola termica. Dopo aver trasferito il pallone Schlenk asciutto nella scatola dei guanti, aggiungere 089 millilitri del complesso precursore a un compartimento. Aggiungere un grammo della silice deidrossilata e una barra di agitazione all'altro compartimento e sigillare con grasso.
Chiudere i due colli della fiaschetta a doppio Schlenk con un cappuccio. Utilizzando un giunto a T, collegare la linea ad alto vuoto al pallone Schlenk solvente su un lato e al pallone a doppio Schlenk dall'altro lato. Assicurarsi che tutte le connessioni siano fissate da clip metalliche ed evacuare la linea e il pallone a doppio Schlenk fino a raggiungere un vuoto elevato stabile da 10 a meno cinque millibar.
Trasferire il solvente dal pallone Schlenk solvente al compartimento del pallone a doppio Schlenk contenente il precursore metallico per distillazione. Una volta che l'assemblaggio della vetreria è sotto vuoto statico, utilizzare un Dewar di azoto liquido per raffreddare il compartimento, condensare il solvente e sciogliere il precursore. Successivamente, trasferire la soluzione nel compartimento di silice per gravitazione.
Mescolare da una a tre ore per completare l'innesto. Quindi, filtrare il materiale trasferendo il solvente nel compartimento solvente e distillare il solvente nel compartimento solido. Rimuovere il solvente di scarto per distillazione utilizzando un intercettore.
Preparare un pellet a disco del materiale innestato per una misurazione FTIR nella scatola dei guanti. Aggiungere un grammo del materiale innestato a un pallone Schlenk e collegarlo alla linea ad alto vuoto. Inizia a riscaldarlo gradualmente a 200 gradi Celsius e lascialo per quattro ore.
Dopo aver permesso al materiale innestato di raffreddarsi sotto vuoto, preparare un pellet a disco da 50 a 70 milligrammi del materiale preparato per una misurazione FTIR nella scatola dei guanti. In un tubo di ampula, aggiungere 12,47 milligrammi del catalizzatore. Aggiungere due substrati di imina, 0,5 millilitri di toluene e una barra di agitazione.
Collegare il tubo dell'ampola alla linea ad alto vuoto e congelarlo utilizzando azoto liquido. Quindi, sigillare il tubo dell'ampola con una torcia a fiamma. Posizionare il tubo dell'ampola sigillato in un bagno di olio o sabbia e riscaldarlo a 80 gradi Celsius per un massimo di sei ore.
Al termine della reazione, congelare il tubo dell'ampola raffreddato e tagliare la parte superiore utilizzando una fresa di vetro. Filtrare la soluzione in una fiala GC e diluire con un millilitro di toluene per l'analisi GC-MS. Dopo aver innestato il complesso sulla silice deidrossilata, il caratteristico picco FTIR per il silanolo isolato scomparve quasi completamente, e nuovi picchi apparvero nella regione alchilica.
Dopo il trattamento termico del materiale preparato, il suo spettro infrarosso ha mostrato un nuovo picco per il frammento di imido. Lo spettro rotante dell'angolo magico polarizzato del carbonio del materiale innesto ha rivelato due picchi sovrapposti a 37 e 46 ppm, attribuiti al gruppo metile non equivalente nella metilammina. Un picco a bassa intensità a 81 ppm è stato determinato per essere correlato con il picco di metilene a 2,7 ppm nello spettro di correlazione eteronucleare.
Lo spettro NMR dell'azoto del materiale innestato mostrava due picchi. L'intenso downfield del segnale è stato assegnato ai nuclei di azoto delle funzionalità metallaaziridina e imido. Il debole picco spostato verso l'alto è stato attribuito a una moiety dimetilammina.
Per il frammento di metallo imido nel catalizzatore che è stato generato dopo il trattamento termico, un ampio picco è apparso nello spettro NMR protonico, che rappresenta i gruppi di metilene. Lo spettro rotante ad angolo magico polarizzato in carbonio mostrava due picchi a 37 e 48 ppm. La metatesi dell'imina con tre composti imine e spettri di massa dei prodotti risultanti sono mostrati qui.
Controllare sempre la linea ad alto vuoto e assicurarsi che tutte le vetrerie siano sigillate correttamente in ogni passaggio per evitare perdite d'aria. Questa tecnica potrebbe potenzialmente portare una migliore comprensione generale della catalisi attraverso la preparazione di un nuovo catalizzatore, ben definito, mono-sito, supportato dalla silice.
