Processamento de nitrogênio supercrítico para a purificação de Reativos Porous Materials

Resumo

O azoto é um fluido supercrítico eficazes para os processos de extracção ou de secagem, devido ao seu pequeno tamanho molecular e de alta densidade em regime quase-líquido supercrítico, e inércia química. Nós apresentamos um protocolo de secagem azoto supercrítico para o tratamento de purificação, os materiais porosos reactivos.

Resumo

Supercritical fluid extraction and drying methods are well established in numerous applications for the synthesis and processing of porous materials. Herein, nitrogen is presented as a novel supercritical drying fluid for specialized applications such as in the processing of reactive porous materials, where carbon dioxide and other fluids are not appropriate due to their higher chemical reactivity. Nitrogen exhibits similar physical properties in the near-critical region of its phase diagram as compared to carbon dioxide: a widely tunable density up to ~1 g ml^-1, modest critical pressure (3.4 MPa), and small molecular diameter of ~3.6 Å. The key to achieving a high solvation power of nitrogen is to apply a processing temperature in the range of 80-150 K, where the density of nitrogen is an order of magnitude higher than at similar pressures near ambient temperature. The detailed solvation properties of nitrogen, and especially its selectivity, across a wide range of common target species of extraction still require further investigation. Herein we describe a protocol for the supercritical nitrogen processing of porous magnesium borohydride.

Introdução

Extracção com fluido supercrítico (SFE) e secagem (SCD) métodos estão bem estabelecidos em uma ampla gama de aplicações práticas, especialmente nas indústrias alimentares e de petróleo, mas também ^1-6 A utilização de secagem por síntese química, análise e processamento de materiais. ou meios de extracção em condições acima seus pontos críticos é muitas vezes mais rápido, mais limpo e mais eficiente do que (líquidos) as técnicas tradicionais, e tem a vantagem adicional de ser altamente ajustável com respeito ao poder de solvatação do fluido por ligeiro ajustamento das condições de operação . Um método ^3,7 ScD simples consiste em três etapas básic....

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Protocolo

1. Aparelho

1. Usar uma secagem super-critica (SCD) aparelho de base constituído por quatro componentes primários ligados por tubagem de gás de alta pressão: o fornecimento de gás, um sistema de vácuo, sensores (temperatura e pressão), e o ambiente de amostra (que pode ser submerso num banho). Certifique-se de que a construção é de válvulas de alta qualidade de aço inoxidável, conexões e tubos, pressão nominal de pelo menos 10 MPa na faixa de temperatura entre 80-300 K.
   Nota: Um esquema é mostrado na Figura 1.
2. Para nitrogênio ScD (nscd) tratamentos, garantir que o fornecimento de gás é a pureza de pesquisa (> 99,999%) de azot....

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Resultados

Boro-hidretos de metais alcalinos e alcalino-terrosos são materiais de armazenamento de hidrogénio potenciais, que proporcionam um elevado teor de hidrogénio gasoso após a decomposição. ^27,29 Outros produtos de decomposição, tais como diborano, por vezes, têm também sido detectados no gás dessorvido, mas a sua origem não é, a priori, claro ; é possível que são produtos da decomposição da fase pura, mas também podem ser impurezas ou produtos de reacções de impurezas que tenham ficado de s?.......

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Discussão

Talvez devido à sua relativamente baixa temperatura crítica (126 K), N ₂ historicamente tem sido negligenciado como um solvente ScD eficaz. Em relatórios anteriores, ^3,17,42,43 só foi aludido no contexto de processamento temperaturas iguais ou acima da temperatura ambiente, onde ele exibe apenas o poder de solvatação modesta devido à sua baixa densidade do fluido na região de seu diagrama de fases (excepto a altíssimas pressões ^43). O passo chave na realização a utilidade pr?.......

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Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
Compressed Nitrogen Gas	Messer Schweiz AG		50 L bottle, purity > 99.999%, <3 ppmv H2O
Liquid Nitrogen	Pan Gas AG		Bulk storage, on site
Custom Supercritical Drying Apparatus	Empa		Swagelok (compression fitting and VCR) components
Custom Cryogenic Furnace Bath	Empa
Custom Labview Interface	Empa