This work was sponsored by the Chemical Sciences, Geosciences and Biosciences Division, Office of Basic Energy Sciences, Office of Science, U.S. Department of Energy, grant no. DE-FG02-12ER16352. S.T.H. thanks the National Science Foundation for financial support through the National Science Foundation Graduate Research Fellowship under Grant No. 1122374.

1. Síntese de sílica-encapsulado monometálicos ou bimetálico Metal Oxide Nanopartículas <ol><li> Preparar a microemulsão inversa <ol><li> Adicionar 240 ml de n-heptano anidro a um limpa, seca em estufa de 1 L balão de fundo redondo (BFR) contendo uma barra de agitação magnética seca em estufa usando um cilindro limpo, seco em estufa formou. </li><li> Adicionar 54 ml de polioxietileno (4) lauril éter ao n-heptano, sob agitação constante. Nota: Devido à elevada viscosidade e baixa tensão superficial deste surfactante, uma, seco de 60 ml de seringa limpa deve ser utilizado para obter os volumes exactos, em vez de um cilindro graduado. </li><li> Adicionar 7,8 ml de ultrapura, desionizada (DI) de água sob agitação constante, usando uma pipeta. Selar o RBF com uma rolha de borracha e Parafilm cera. Deixe a RME misturar durante pelo menos 10 min. </li><li> Adicionar 0,1 a 0,5 ml de reagente-grade NH4OH à emulsão, se for desejado reduzir o tempo de hidrólise. Nota: Alguns precursores do alcóxido de metal hidrelétricaslisar lentamente a pH neutro. Deixe o RME misturar por pelo menos mais 10 minutos após a adição de NH 4 OH. Como um exemplo representativo, a adição de 0,5 ml de NH 4 OH é recomendado para sínteses envolvendo titânio (IV). </li></ol></li><li> Preparar um precursor alcóxido de metal, álcool, e n-heptano solução <ol><li> Conecte um, seco em estufa de 250 ml RBF limpo a uma linha Schlenk e sob corrente de azoto. Alternativamente, coloque o limpo, seco em estufa de 250 ml RBF em uma caixa de luvas de azoto seco. </li><li> Adicionar 12 ml de 5% p / v de isopropóxido de tungsténio (WIPO) em isopropanol utilizando uma seringa limpa e seca. Nesta fase, outros alcóxidos de metal, também podem ser adicionados, tais como o tântalo (V) isopropóxido (Taipo), molibdénio (V) isopropóxido (MoIPO), nióbio (V) isopropóxido (NbIPO), titânio (IV) isopropóxido (TiIPO), níquel (II) methoxyethoxide (NiMEO), cobalto (II) isopropóxido (Coipo), etc. Nota: os alcóxidos de metal podem ser adquiridos comercialmente ou sintetizado pela adição de uma anidronos álcool no sal de cloreto de metal correspondente, utilizando uma linha de Schlenk, como descrito noutro local (Cuidado: alcóxido de metal síntese das libertações de cloreto de metal HCl gasoso e deve ser realizada numa hotte bem ventilada) 27. </li><li> Usando, uma cânula seca em estufa limpa, transferir 120 ml de n-heptano anidro ao RBF de 250 ml contendo a solução de alcóxido de metal </li></ol></li><li> Usando, uma cânula seca em estufa limpa, transferir a solução de alcóxido de metal-álcool-n-heptano para o RME sob agitação constante durante o período de 10 min. Nota: Para alcóxidos de metais que reagem vigorosamente com água, tal como o telúrio (IV), é necessária uma taxa gota a gota muito mais lento de adição. A solução final deve ser opticamente clara, independentemente do precursor de alcóxido de metal utilizado, mas podem ser diferentes cores consoante os alcóxidos de metal usados ​​e dos seus estados de oxidação. Nota-se que se a emulsão é transparente ou translúcida é dependente do tamanho da partículaenquanto a cor é dependente do estado de oxidação do metal. </li><li> Após 4 horas, usar, uma seringa limpa e seca para injectar 1,4 ml de reagente de grau NH 4 OH em ​​gota a gota solução. Em seguida, usando um outro, seringa limpa e seca, injectar 1,2 ml de reagente tetraethyl-grade orthosilicate (TEOS) gota a gota. Nota: O hidróxido de sódio (NaOH) não deve ser usado uma vez que pode levar a densificação das conchas de sílica durante a cementação / nitretação e resultar em impurezas de sódio no reticulado das nanopartículas finais. Residual NH4OH por outro lado decompõe-se convenientemente durante os tratamentos térmicos. </li><li> Após 16,5 h, remover a tampa de borracha e um cilindro de usar limpo e seco formou-se de adicionar 300 ml de metanol à solução, sob agitação constante. </li><li> Após 10 min de agitação, retirar a barra de agitação e permitir que a solução para resolver. Nota: Haverá duas fases líquidas presentes: uma fase superior rica em heptano e uma fase inferior rica em metanol. O metal ó encapsulado em sílicananopartículas XIDE, designados como SiO2 / MO X irá sedimentar para o fundo do frasco a partir da fase inferior. </li><li> Após 1 hora, decantar as fases líquidas em um recipiente de lixo orgânico e recolher a fase sólida SiO2 / MO x 50 ml em tubos de centrífuga limpo. Nota: se tubos de polipropileno ou poliestireno centrífuga estão sendo usados, o precipitante não podem ser armazenadas a longo prazo neste estado, como o heptano residual irá dissolver-se lentamente o tubo de centrífuga, fazendo com que ela se alongar. Além disso, NH 4 OH residual e TEOS pode fazer com que o SiO 2 para continuar a crescer para além do que era desejado. </li><li> Centrifugar a SiO2 / MO X de fase a 2.056 xg durante 5 min, em seguida decanta-se o sobrenadante para um recipiente de resíduos orgânicos. </li><li> Adicionar 10-30 mL de acetona, para cada 50 ml de tubo de centrífuga e dispersar o pó na acetona por agitação ou sonicação. Isto ajuda a remover o excesso de agente tensioactivo antes de calcinação. </li><li> Centrifuge o SiO 2 / MO X e acetona mistura a 4626 xg durante 10 minutos e depois decanta-se o sobrenadante para um recipiente de resíduos orgânicos. Permitir que o SiO 2 / MO x gel para secar durante a noite. </li></ol> 2. Tratamento Térmico do Sintetizado em pó Declaração Cuidado: hidrogênio, metano e gás de amônia são extremamente inflamáveis. Gás de amônia é tóxica. A-verificação de fugas deve ser realizada completa antes de todos os tratamentos de calor, e os tratamentos devem ser realizados em forno de quartzo tubular mantido numa hotte bem ventilada com um borbulhador de óleo na saída de gás. Todos os cilindros de gás devem ser equipado com corta-chamas e armazenados longe da fornalha. Se exigido pela regulamentação da lei ou institucionais, o excesso de gás de amônia deve ser feito borbulhar através de um grande volume de água e ou descartado como resíduo base ou neutralizada a solução de cloreto de amônio pH 7 utilizando HCl. <ol><li> Calcinação do SiO 2 / MO x powder no ar <ol><li> Crush the seca SiO2 / MO x gel em um pó fino usando uma barra de agitação de vidro ou almofariz e pilão. Coloque o pó no cadinho de alumina e barcos de carga na fornalha de quartzo-tubo. </li><li> Usando uma taxa de aquecimento / min 2 ° C, calcinar o SiO 2 / MO X em pó sob 100 sccm de ar a 450 ° C durante 1 h. Isto remove qualquer surfactante residual e também aumenta a microporosidade das conchas de sílica. Depois de o forno ter arrefecido, retire as calcinados SiO2 / MO x pós e armazenamento em condições ambientais. </li></ol></li><li> Carburação de SiO 2 / MO X em pó em um / uma atmosfera de hidrogénio de metano <ol><li> Carregue o calcinado SiO2 / MO x pó em um cadinho de alumina barco sem lustro e coloque em um forno de quartzo-tubo. Lavar o forno de tubo de quartzo-se com azoto durante pelo menos 30 minutos para remover o oxigénio. Executar uma verificação de vazamento por pulverização todas as juntas com água e sabão. </li><li> Usando um2 ° C taxa de aquecimento / min, cementar o SiO 2 / MO X em pó sob 120 sccm de hidrogénio e 33 sccm de metano a 850 ° C durante 4 horas para formar SiO2 / MC x. </li><li> Após 4 h, parar o fluxo de metano e segurar o pó a 850 ° C durante 1 h em apenas 120 sccm de hidrogênio para eliminar qualquer excesso de carbono da superfície. </li><li> Permitir que o forno arrefecer lentamente até à temperatura ambiente sob 120 sccm de hidrogénio. Em seguida, lavar o forno com azoto durante pelo menos 30 minutos para remover o hidrogénio. </li><li> 95 sccm Fluxo de azoto e 5 sccm de ar sobre o pó, durante 3 h para passivar lentamente os carbonetos antes da exposição ao ar. </li><li> Remover o SiO 2 / MC X de pó da fornalha e armazenar num exsicador de vácuo ou numa caixa de luvas de azoto seco para evitar a oxidação granel de longo prazo das nanopartículas de carboneto do metal em ar. </li></ol></li><li> Nitretação do SiO2 / MO X de pó numa atmosfera de amoníaco <ol><li> Load o calcinado SiO2 / MO x pó em um barco cadinho de alumina e coloque em um forno de quartzo-tubo. </li><li> Lavar o forno de tubo de quartzo-se com azoto durante pelo menos 30 minutos para remover o oxigénio. </li><li> Usando uma taxa de aquecimento / min 2 ° C, o nitridize SiO2 / MO X em pó sob 100 sccm de amoníaco a 800 ° C durante 4 horas para formar SiO2 / MN x. </li><li> Permitir que o forno arrefecer lentamente até à temperatura ambiente. Em seguida, lavar o forno com azoto durante pelo menos 30 minutos para remover o amoníaco. </li><li> 95 sccm Fluxo de azoto e 5 sccm de ar sobre o pó, durante 3 h para passivar lentamente os nitretos antes da exposição ao ar. </li><li> Remover o SiO 2 / MN X de pó da fornalha e armazenar num exsicador de vácuo ou numa caixa de luvas de azoto seco para evitar a oxidação granel de longo prazo das nanopartículas de nitreto metálico em ar. </li></ol></li></ol> 3. Retirar as conchas de sílica e Apoiar o Nanopartículas Declaração Cuidado: bifluoreto de amónio (ABF) é altamente tóxico. Ele só deve ser tratado em um exaustor bem ventilado utilizando equipamento de protecção individual adequado, incluindo luvas de borracha butílica, protetor facial, e um labcoat HF-resistente com mangas HF-resistente. Vidro e equipamentos de laboratório de metal nunca deve ser usado quando manusear ABF. <ol><li> Dissolução de sílica em bifluoreto de amónio para Acid-estáveis ​​carbonetos metálicos e nitretos (tais como WC e W 2 N) <ol><li> Pesar 200 mg de SiO2 / MC x ou SiO2 / MN x e colocar em um recipiente de polipropileno lacrado 30 ml com uma barra de agitação magnética revestida de teflon. </li><li> Se for desejada para suportar as nanopartículas sobre um suporte de catalisador de elevada área superficial, tais como negro de carbono ou nanotubos de carbono, pesam-se o material e adicioná-lo ao recipiente de polipropileno selável. Nota: A massa pesada dependerá da carga desejada de nanopartículas na the apoio. Para os suportes de catalisador que não são estáveis ​​em ABF, tais como a alumina, o suporte pode ser adicionado depois de a sílica foi removido e o ABF é neutralizada. Se é adicionado nenhum suporte, um nanodispersão vai ser obtido. </li><li> Adicionar 20 ml de água ultrapura DI e começar a mistura para formar uma suspensão. Alternativamente, adicionar 20 ml de solução de ABF pré-fabricados 20% em peso. </li><li> Pesar 5 g de ABF e, em seguida, adicione à mistura agitação. Uma vez adicionado, selar o recipiente de polipropileno. Nota: Dissolução de ABF na água é endotérmica, assim que a temperatura da solução vai cair. </li><li> Para assegurar a dissolução completa da sílica e uma boa dispersão das nanopartículas sobre o suporte do catalisador, parar a reacção após 16 horas por adição de grau reagente gota a gota de NH 4 OH para neutralizar a solução ABF para um pH de 6-7. Atenção: esta reação é exotérmica. </li><li> Esvaziar a mistura neutralizada para um tubo de centrífuga e centrifuga-se a 2056 xg durante 10 min. </li><li> Esvaziar a supernatant dentro de um recipiente de resíduos alcalinos (para assegurar a neutralização total) e redispersar o pó de catalisador em 20 ml de água ultrapura DI. </li><li> Centrifugar a 4626 xg durante 10 min, desprezar o sobrenadante, e fazer uma final de 20 ml lavagem com água DI. Até 12.850 xg podem ser necessários para as nanopartículas não suportados. </li><li> Seca-se o pó sob vácuo e, em seguida, armazena-se num exsicador de vácuo ou uma caixa de luvas de azoto seco para evitar a oxidação granel de longo prazo do carboneto ou nitreto de um metal nanopartículas. </li></ol></li><li> Dissolução de sílica em hidróxido de sódio para Carbonetos alcalinas-Stable e nitretos (nomeadamente TAC e Ta 3 N 5) <ol><li> Pesar 200 mg de SiO2 / MC x ou SiO2 / MN x e colocar em um 50 ml RBF vidro com uma barra de agitação magnética. Pesar e adicionar um suporte de catalisador, se desejado. </li><li> Adicionar 30 ml de, pelo menos, 0,1 M de solução aquosa de NaOH. Anexar um condensador para o RBF ou selo com uma rolha de borracha e Parafilm cera. </li><li> Aquecer a 60 ° C sob agitação constante durante 16 h. Após arrefecimento, centrifugar a solução a 2.056 xg durante 10 min. </li><li> Esvaziar o sobrenadante para um recipiente de resíduos alcalina e redispersar o pó de catalisador em 20 ml de água ultrapura DI. </li><li> Centrifugar a 4626 xg durante 10 min, desprezar o sobrenadante, e fazer uma final de 20 ml lavagem com água DI. Até 12.850 xg podem ser necessários para as nanopartículas não suportados. </li><li> Seca-se o pó sob vácuo e, em seguida, armazena-se num exsicador de vácuo ou uma caixa de luvas de azoto seco para evitar a oxidação granel de longo prazo do carboneto ou nitreto de um metal nanopartículas. </li></ol></li></ol>

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C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alkoxides+and+Alkylalkoxides+of+Metals+and+Metalloids.">Alkoxides and Alkylalkoxides of Metals and Metalloids.</a> Inorg. Chim. Acta. 1, 99-112 (1967).</li><li>Munoz-Aguado, M., Gregorkiewitz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sol-Gel+Synthesis+of+Microporous+Amorphous+Silica+from+Purely+Inorganic+Precursors.">Sol-Gel Synthesis of Microporous Amorphous Silica from Purely Inorganic Precursors.</a> J. Colloid Interface Sci. 185, 459-465 (1997).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Um procedimento para a síntese não sinterizado, metal encerrado carboneto e nitreto de metal de transição nanopartículas com tamanho e estrutura ajustáveis ​​é apresentada aqui 26 etapas críticas do método incluem:. Utilizando uma RBF livre de umidade para conter o metal precursor alcóxido diluído, evitando metal alcalino impurezas durante todos os passos, precipitando o RME com excesso de metanol em oposição a acetona ou isopropanol, a execução de uma verificação de fugas adequado antes ...

Carbonetos metálicos de transição precoce (TMCs) são de baixo custo, materiais de terras abundantes que apresentam alta estabilidade térmica e eletroquímica, bem como atividades catalíticas únicas 1-3 Em particular., Carboneto de tungstênio (WC) e carboneto de molibdênio (Mo 2 C) têm foi estudada extensivamente para suas semelhanças catalíticos para os metais do grupo da platina (PGMs). 4,5 Devido a estas propriedades favoráveis, TMCs foram identificados como candidatos para a substituição de catalisadores PGM caros nos países emergentes tecnologias de energias renováveis, tais como a conversão de biomassa, células de combustível, e eletrolisadores 6,7. Para maximizar a actividade catalítica, os catalisadores comerciais são quase sempre formulada como nanopartículas ultrasmall diâmetros (&lt;10 nm) dispersos num suporte de elevada área superficial, tais como negro de fumo. 8 No entanto, a síntese de TMC requer temperaturas mais elevadas do que ~ 700 ° C. Isto leva a uma extensa aglomeração de nanopartículasles (NPS), o excesso de deposição superficial de carbono (coque) e degradação suporte térmico. Ambos sinterização de partículas e degradação apoio chumbo à diminuição da área de superfície do material. O excesso de impurezas da superfície de deposição blocos sítios metálicos activos, o que foi mostrado para reduzir significativamente ou, em alguns casos eliminar completamente a actividade catalítica de TMC. 9,10 Como tal, o estudo fundamental de TMC reactividade é predominantemente realizada em massa ou em micropartículas com filmes finos superfícies finamente controlada, em vez de elevada área superficial nanomateriais TMC. Muitos métodos têm sido desenvolvidos para síntese de NPs de TMC, mas estes métodos não são adequados para a síntese de TMC NPs cataliticamente activas. Técnicas de impregnação molhadas tradicionais usam soluções de sais metálicos impregnados num suporte de elevada área superficial. Por aquecimento, os métodos de impregnação molhada pode expor o suporte do catalisador a condições de cementação destrutivas que conduzem à degradação apoiar. Além disso, a sinterização cuma única ser atenuado a baixas cargas% em peso de metal no suporte, e que também não é possível sintetizar nanopós TMC não suportados usando a impregnação molhada. Vários métodos mais recentes envolvem a mistura de um precursor de metal com um precursor de carbono e da aplicação de técnicas de aquecimento convencionais e não convencionais. 11-18 excesso de carbono é utilizado para evitar a sinterização, mas este excesso resultados de carbono em carbono grande superfície, tornando estes materiais não são adequados para aplicações catalíticas. Devido a estes desafios sintéticos, TMCs tradicionalmente têm sido estudadas como co-catalisadores para 11 PGM, suportes de catalisadores para as PGM, 19-22 ou suportes para monocamadas PGM ativos. 23-25 ​​O método aqui apresentado oferece a capacidade de sintetizar tanto não sinterizado e terminado em metal TMC NPs, bem como nitreto de metal de transição (TMN) NPs com tamanhos ajustáveis, fases cristalinas, e composição metálica. 26 O método também apresentaram oferece a ability obter TMC ou TMN Nanodispersões ou depositar os TMC e TMN NPs em um suporte de catalisador de elevada área superficial em temperatura ambiente, diminuindo assim a degradação suporte térmico. Este método é, portanto, adequado para aplicações catalíticas autônomas do TMC e TMN PN, o desenvolvimento de técnicas avançadas multimetálicos TMC e TMN PN, ou outras aplicações que exigem tamanhos de partículas finamente controlados e superfícies 26. O método aqui apresentado utiliza um protocolo de três passos para sintetizar TMC e TMN NPS. No primeiro passo, uma microemulsão inversa (ERM) é usado para revestimento de óxido de metal de transição precoce (TMO) em NPs de nanoesferas de sílica. A emulsão é preparada por dispersão de gotículas de água em um meio não polar usando um surfactante não iónico comercial. As NPs TMO encapsulado em sílica são então submetidos a um tratamento térmico ou nitridizing cementação. Aqui, a partícula de sílica impede a sinterização a altas temperaturas, permitindo que os gases reactivos se difunda para tele TMO PN e convertê-los para TMC ou TMN NPS. No passo final, as cascas são removidas de sílica usando tratamento ácido ou alcalino para se obter TMC ou TMN Nanodispersões que podem ser dispersos num suporte de elevada área superficial, tais como negro de fumo.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>n-heptane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>246654</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>polyoxyethylene (4) lauryl ether</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>235989</td>
			<td>Brij&#174; L4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tungsten (VI) isopropoxide</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>40247</td>
			<td>W(VI)IPO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tungsten (VI) chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/241911?lang=en&amp;region=US">241911</a></td>
			<td>To prepare W(VI)IPO, homemade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tungsten (IV) chloride</td>
			<td>Strem Chemicals</td>
			<td>74-2348</td>
			<td>To prepare W(IV)IPO, homemade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tantalum (V) isopropoxide</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td><a href="http://www.alfa.com/en/catalog/40038">40038</a></td>
			<td>Ta(V)IPO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>niobium (V) isopropoxide</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td><a href="http://www.alfa.com/en/catalog/36572">36572</a></td>
			<td>Nb(V)IPO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nickel (II) methoxyethoxide</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>42377</td>
			<td>Ni(II)MEO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>titanium (IV) isopropoxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/87560?lang=en&amp;region=US">87560</a></td>
			<td>Ti(IV)IPO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>molybdenum (V) isopropoxide</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td><a href="http://www.alfa.com/en/catalog/39159">39159</a></td>
			<td>Mo(V)IPO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>molybdenum (V) chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/208353?lang=en&amp;region=US">208353</a></td>
			<td>To prepare Mo(V)IPO, homemade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tetraethyl orthosilicate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>333859</td>
			<td>TEOS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ammonium hydroxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>320145</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>methanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>34860</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>anhydrous isopropanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/278475?lang=en&amp;region=US">278475</a></td>
			<td>To prepare homemade alkoxides</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ammonium bifluoride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>224820</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>carbon black</td>
			<td>Cabot Corp.</td>
			<td>Vulcan&#174; XC72R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methane</td>
			<td>AirGas</td>
			<td>ME R300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen</td>
			<td>AirGas</td>
			<td>HY UHP300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonia</td>
			<td>AirGas</td>
			<td>AM AH80N705</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartz Tube Furnace</td>
			<td>MTI Corp.</td>
			<td>OTF-1200X-S-UL</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

reverse microemulsion-mediated synthesis of monometallic and bimetallic early transition metal carbide and nitride nanoparticles

A microemulsão inversa é usada para encapsular nanopartículas monometálicos ou bimetálicas de óxido de metal de transição no início de conchas de sílica microporosa. As nanopartículas de óxido de metal encapsulado em sílica são então cementados numa atmosfera de metano / hidrogénio a temperaturas superiores a 800 ° C para formar transição inicial nanopartículas carboneto do metal encapsulado em sílica. Durante o processo de cementação, as conchas de sílica impedir a sinterização do carboneto de nanopartículas adjacentes ao mesmo tempo, impedindo a deposição de excesso de carbono de superfície. Alternativamente, as nanopartículas de óxido de metal encapsulado em sílica pode ser nitridized numa atmosfera de amoníaco, a temperaturas acima de 800 ° C para formar transição inicial nanopartículas de nitreto de metal encapsulado em sílica. Ao ajustar os parâmetros de microemulsões inversas, a espessura dos revestimentos de sílica, e as condições de cementação / nitretação, o carboneto ou nitreto de nanopartículas de metais de transição pode ser ajustado para vários tamanhos, composições, umfases cristalinas nd. Após a cementação ou de nitretação, as conchas são em seguida removidos de sílica utilizando uma solução de bifluoreto de amónio, à temperatura ambiente aquoso ou uma solução 0,1 a 0,5 M de NaOH a 40-60 ° C. Enquanto as conchas de sílica são a dissolução, um suporte de alta área superficial, tal como o negro de carbono, podem ser adicionados a estas soluções para se obter transição inicial de carboneto ou nitreto de um metal nanopartículas suportados. Se é adicionado nenhum suporte de elevada área de superfície, em seguida, as nanopartículas podem ser armazenados como um nanodispersão ou centrifugado para se obter um nanopowder.

No primeiro passo do protocolo, o objectivo é para encapsular o mono ou óxido de metal de transição bimetálico (TMO) NPs dentro esferas de sílica microporosos. A Figura 1 mostra imagens obtidas de sínteses representativos antes e depois da precipitação com metanol. Dois resultados morfológicas reprodutíveis foram observados durante este passo que pareceu ser dependente dos metais utilizados na síntese: os PN TMO pode ser individualmente revestido com uma esfera de sílica (Figura 2b)...

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Reverse Microemulsion-mediated Synthesis of Monometallic and Bimetallic Early Transition Metal Carbide and Nitride Nanoparticles

A &#8220;removable ceramic coating method&#8221; is presented in visual format for the synthesis of non-sintered and metal-terminated monometallic and bimetallic early transition metal carbide and nitride nanoparticles with tunable sizes and crystal structures.

Inversa Síntese mediada por Microemulsão de monometálicos e bimetálico precoce de Metais de Transição Carbide e nitreto Nanopartículas

A reverse microemulsion is used to encapsulate monometallic or bimetallic early transition metal oxide nanoparticles in microporous silica shells. The ...

reverse-microemulsion-mediated-synthesis-monometallic-bimetallic

Research

JoVE Journal

Chemistry

10.7K visualizações.  Massachusetts Institute of Technology. A “removable ceramic coating method” is presented in visual format for the synthesis of non-sintered and metal-terminated monometallic and bimetallic early transition metal carbide and nitride nanoparticles with tunable sizes and crystal structures.

Vídeo: Reverse Microemulsion-mediated Synthesis of Monometallic and Bimetallic Early Transition Metal Carbide and Nitride Nanoparticles

Anticancer Metal Complexes: Synthesis and Cytotoxicity Evaluation by the MTT Assay

Titanium (IV) and vanadium (V) complexes are highly potent anticancer agents. A challenge in their synthesis refers to their hydrolytic instability; therefore their preparation should be conducted under an inert atmosphere. Evaluation of the anticancer activity of these complexes can be achieved by the MTT assay.
The MTT assay is a colorimetric viability assay based on enzymatic reduction of the MTT molecule to formazan when it is exposed to viable cells. The outcome of the reduction is a color change of the MTT molecule. Absorbance measurements relative to a control determine the percentage of remaining viable cancer cells following their treatment with varying concentrations of a tested compound, which is translated to the compound anticancer activity and its IC50 values. The MTT assay is widely common in cytotoxicity studies due to its accuracy, rapidity, and relative simplicity.
Herein we present a detailed protocol for the synthesis of air sensitive metal based drugs and cell viability measurements, including preparation of the cell plates, incubation of the compounds with the cells, viability measurements using the MTT assay, and determination of IC50 values.

A method for synthesis of air-sensitive titanium and vanadium anticancer agents is described, along with the evaluation of their cytotoxic activity towards human cancer cell line by the MTT Assay.

Anticâncer metal Complexos: Síntese e Avaliação de citotoxicidade pelo ensaio MTT

Titanium (IV) and vanadium (V) complexes are highly potent anticancer agents. A challenge in their synthesis refers to their hydrolytic instability; ...

Química

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and technological applications. Their signature property is their ultrahigh porosity, which however imparts a series of challenges when it comes to both constructing them and working with them. Securing desired MOF chemical and physical functionality by linker/node assembly into a highly porous framework of choice can pose difficulties, as less porous and more thermodynamically stable congeners (e.g., other crystalline polymorphs, catenated analogues) are often preferentially obtained by conventional synthesis methods. Once the desired product is obtained, its characterization often requires specialized techniques that address complications potentially arising from, for example, guest-molecule loss or preferential orientation of microcrystallites. Finally, accessing the large voids inside the MOFs for use in applications that involve gases can be problematic, as frameworks may be subject to collapse during removal of solvent molecules (remnants of solvothermal synthesis). In this paper, we describe synthesis and characterization methods routinely utilized in our lab either to solve or circumvent these issues. The methods include solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries, and materials activation (cavity evacuation) by supercritical CO2 drying. Finally, we provide a protocol for determining a suitable pressure region for applying the Brunauer-Emmett-Teller analysis to nitrogen isotherms, so as to estimate surface area of MOFs with good accuracy.

Synthesis, activation, and characterization of intentionally designed metal-organic framework materials is challenging, especially when building blocks are incompatible or unwanted polymorphs are thermodynamically favored over desired forms. We describe how applications of solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries and activation via supercritical CO2 drying, can address some of these challenges.

Síntese e caracterização de funcionalizados metal-organic frameworks

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

Metal-free Synthesis of Ynones from Acyl Chlorides and Potassium Alkynyltrifluoroborate Salts

Ynones are a valuable functional group and building block in organic synthesis. Ynones serve as a precursor to many important organic functional groups and scaffolds. Traditional methods for the preparation of ynones are associated with drawbacks including harsh conditions, multiple purification steps, and the presence of unwanted byproducts. An alternative method for the straightforward preparation of ynones from acyl chlorides and potassium alkynyltrifluoroborate salts is described herein. The adoption of organotrifluoroborate salts as an alternative to organometallic reagents for the formation of new carbon-carbon bonds has a number of advantages. Potassium organotrifluoroborate salts are shelf stable, have good functional group tolerance, low toxicity, and a wide variety are straightforward to prepare. The title reaction proceeds rapidly at ambient temperature in the presence of a Lewis acid without the exclusion of air and moisture. Fair to excellent yields may be obtained via reaction of various aryl and alkyl acid chlorides with alkynyltrifluoroborate salts in the presence of boron trichloride.

The goal of this manuscript is to demonstrate a straightforward method for the preparation of ynones from acyl chloride and potassium alkynyltrifluoroborate salt starting materials. The one-pot reaction proceeds rapidly in the presence of boron trichloride without exclusion of air and moisture.

Síntese livre de metais de Ynones da Acil cloretos de potássio e sais Alkynyltrifluoroborate

Ynones are a valuable functional group and building block in organic synthesis. Ynones serve as a precursor to many important organic functional groups ...

Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large extinction coefficients which can be tuned across the visible spectrum. Research into the plasmonic enhancement of optical transitions has become popular, due to the possibility of altering and in some cases improving photo-absorption or emission properties of nearby chromophores such as molecular dyes or quantum dots. The electric field of the plasmon can couple with the excitation dipole of a chromophore, perturbing the electronic states involved in the transition and leading to increased absorption and emission rates. These enhancements can also be negated at close distances by energy transfer mechanism, making the spatial arrangement of the two species critical. Ultimately, enhancement of light harvesting efficiency in plasmonic solar cells could lead to thinner and, therefore, lower cost devices. The development of hybrid core/shell particles could offer a solution to this issue. The addition of a dielectric spacer between a gold nanoparticles and a chromophore is the proposed method to control the exciton plasmon coupling strength and thereby balance losses with the plasmonic gains. A detailed procedure for the coating of gold nanoparticles with CdS and ZnS semiconductor shells is presented. The nanoparticles show high uniformity with size control in both the core gold particles and shell species allowing for a more accurate investigation into the plasmonic enhancement of external chromophores.

The synthesis of uniform gold nanoparticles coated with semiconductor shells of CdS or ZnS is performed. The semiconductor coating is conducted by first depositing a silver sulfide shell and exchanging the silver cations for zinc or cadmium cations.

Síntese, caracterização e funcionalização de híbrida UA / CDS e Au / ZnS Núcleo / Shell Nanopartículas

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large ...

Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction

This protocol presents both the synthesis method of the Ni single atom catalyst, and the electrochemical testing of its catalytic activity and selectivity in aqueous CO2 reduction. Different from traditional metal nanocrystals, the synthesis of metal single atoms involves a matrix material that can confine those single atoms and prevent them from aggregation. We report an electrospinning and thermal annealing method to prepare Ni single atoms dispersed and coordinated in a graphene shell, as active centers for CO2 reduction to CO. During the synthesis, N dopants play a critical role in generating graphene vacancies to trap Ni atoms. Aberration-corrected scanning transmission electron microscopy and three-dimensional atom probe tomography were employed to identify the single Ni atomic sites in graphene vacancies. Detailed setup of electrochemical CO2 reduction apparatus coupled with an on-line gas chromatography is also demonstrated. Compared to metallic Ni, Ni single atom catalyst exhibit dramatically improved CO2 reduction and suppressed H2 evolution side reaction.

Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction

Here, we present a protocol for the synthesis and electrochemical testing of transition metal single atoms coordinated in graphene vacancies as active centers for selective carbon dioxide reduction to carbon monoxide in aqueous solutions.

Síntese e caracterizações de desempenho de catalisador de átomo de Metal de transição para redução de eletroquímica CO2

This protocol presents both the synthesis method of the Ni single atom catalyst, and the electrochemical testing of its catalytic activity and selectivity ...

Ligand-Mediated Nucleation and Growth of Palladium Metal Nanoparticles

The size, size distribution and stability of colloidal nanoparticles are greatly affected by the presence of capping ligands. Despite the key contribution of capping ligands during the synthesis reaction, their role in regulating the nucleation and growth rates of colloidal nanoparticles is not well understood. In this work, we demonstrate a mechanistic investigation of the role of trioctylphosphine (TOP) in Pd nanoparticles in different solvents (toluene and pyridine) using in situ SAXS and ligand-based kinetic modeling. Our results under different synthetic conditions reveal the overlap of nucleation and growth of Pd nanoparticles during the reaction, which contradicts the LaMer-type nucleation and growth model. The model accounts for the kinetics of Pd-TOP binding for both, the precursor and the particle surface, which is essential to capture the size evolution as well as the concentration of particles in situ. In addition, we illustrate the predictive power of our ligand-based model through designing the synthetic conditions to obtain nanoparticles with desired sizes. The proposed methodology can be applied to other synthesis systems and therefore serves as an effective strategy for predictive synthesis of colloidal nanoparticles.

The main goal of this work is to elucidate the role of capping agents in regulating the size of palladium nanoparticles by combining in situ small angle x-ray scattering (SAXS) and ligand-based kinetic modeling.

Nucleação e Crescimento Mediado por Ligante de Nanopartículas de Paládio Metálico

The size, size distribution and stability of colloidal nanoparticles are greatly affected by the presence of capping ligands. Despite the key contribution ...

Synthesis of Bimetallic Pt/Sn-based Nanoparticles in Ionic Liquids

We demonstrate a method for the synthesis of bimetallic nanoparticles consisting of Pt and Sn. A synthesis strategy is used in which the particular physico-chemical properties of ionic liquids (ILs) are exploited to control both nucleation and growth processes. The nanoparticles form colloidal sols of very high colloidal stability in the IL, which is particularly interesting in view of their use as quasi-homogeneous catalysts. Procedures for both nanoparticle extraction in conventional solvents and for nanoparticle precipitation are presented. The size, structure and composition of the synthesized nanocrystals are confirmed using inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES), X-ray diffraction analysis (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX). By this, we show that the nanocrystals are random-type alloy and of small (2-3 nm) size. The catalytic activity and selectivity in the hydrogenation of &#945;,&#946;-unsaturated aldehydes is tested in a semi-continuous batch-type reactor. In this context, the bimetallic Pt/Sn-based nanoparticles reveal a high selectivity towards the unsaturated alcohol.

A protocol for the synthesis of bimetallic nanoparticles in ionic liquids and the procedure of their catalytic testing in the selective hydrogenation of unsaturated aldehydes are described.

Síntese de Nanopartículas Bimetálicas à Base de Pt/Sn em Líquidos Iônicos

We demonstrate a method for the synthesis of bimetallic nanoparticles consisting of Pt and Sn. A synthesis strategy is used in which the particular ...

Molten-Salt Synthesis of Complex Metal Oxide Nanoparticles

The development of feasible synthesis methods is critical for the successful exploration of novel properties and potential applications of nanomaterials. Here, we introduce the molten-salt synthesis (MSS) method for making metal oxide nanomaterials. Advantages over other methods include its simplicity, greenness, reliability, scalability, and generalizability. Using pyrochlore lanthanum hafnium oxide (La2Hf2O7) as a representative, we describe the MSS protocol for the successful synthesis of complex metal oxide nanoparticles (NPs). Furthermore, this method has the unique ability to produce NPs with different material features by changing various synthesis parameters such as pH, temperature, duration, and post-annealing. By fine-tuning these parameters, we are able to synthesize highly uniform, non-agglomerated, and highly crystalline NPs. As a specific example, we vary the particle size of the La2Hf2O7&#160;NPs by changing the concentration of the ammonium hydroxide solution used in the MSS process, which allows us to further explore the effect of particle size on various properties. It is expected that the MSS method will become a more popular synthesis method for nanomaterials and more widely employed in the nanoscience and nanotechnology community in the upcoming years.

Here, we demonstrate a unique, relatively low-temperature, molten-salt synthesis method for preparing uniform complex metal oxide lanthanum hafnate nanoparticles.

Sal fundido síntese de nanopartículas de óxido metálico complexo

The development of feasible synthesis methods is critical for the successful exploration of novel properties and potential applications of nanomaterials. ...

Synthesis and Characterization of Amphiphilic Gold Nanoparticles

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of their interactions with cell membranes, lipid bilayers, and viruses. The hydrophilic ligands make these particles colloidally stable in aqueous solutions and the combination with hydrophobic ligands creates an amphiphilic particle that can be loaded with hydrophobic drugs, fuse with the lipid membranes, and resist nonspecific protein adsorption. Many of these properties depend on nanoparticle size and the composition of the ligand shell. It is, therefore, crucial to have a reproducible synthetic method and reliable characterization techniques that allow the determination of nanoparticle properties and the ligand shell composition. Here, a one-phase chemical reduction, followed by a thorough purification to synthesize these nanoparticles with diameters below 5 nm, is presented. The ratio between the two ligands on the surface of the nanoparticle can be tuned through their stoichiometric ratio used during synthesis. We demonstrate how various routine techniques, such as transmission electron microscopy (TEM), nuclear magnetic resonance (NMR), thermogravimetric analysis (TGA), and ultraviolet-visible (UV-Vis) spectrometry, are combined to comprehensively characterize the physicochemical parameters of the nanoparticles.

Amphiphilic gold nanoparticles can be used in many biological applications. A protocol to synthesize gold nanoparticles coated by a binary mixture of ligands and a detailed characterization of these particles is presented.

Síntese e caracterização de nanopartículas de ouro Anfífilos

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of ...

A Microwave-Assisted Direct Heteroarylation of Ketones Using Transition Metal Catalysis

Heteroarylation introduces heteroaryl fragments to organic molecules. Despite the numerous available reactions reported for arylation via transition metal catalysis, the literature on direct heteroarylation is scarce. The presence of heteroatoms such as nitrogen, sulfur and oxygen often make heteroarylation a challenging research field due to catalyst poisoning, product decomposition and the rest. This protocol details a highly efficient direct &#945;-C(sp3) heteroarylation of ketones under microwave irradiation. Key factors for successful heteroarylation include the use of XPhos Palladacycle Gen. 4 Catalyst, excess base to suppress side reactions and the high temperature and pressure achieved in a sealed reaction vial under microwave irradiation. The heteroarylation compounds prepared by this method were fully characterized by proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H NMR), carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy (13C NMR) and high-resolution mass spectrometry (HRMS). This methodology has several advantages over literature precedents including broad substrate scope, rapid reaction time, greener procedure and operational simplicity by eliminating the preparation of intermediates such as silyl enol ether. Possible applications for this protocol include, but are not limited to, diversity-oriented synthesis for the discovery of biologically active small molecules, domino synthesis for the preparation of natural products and ligand development for new transition metal catalytic systems.

Heteroaryl compounds are important molecules utilized in organic synthesis, medicinal and biological chemistry. A microwave-assisted heteroarylation using palladium catalysis provides a rapid and efficient method to attach heteroaryl moieties directly to ketone substrates.

Uma Heteroaryação Direta assistida por micro-ondas de cetonas usando catalisisa metálica de transição

Heteroarylation introduces heteroaryl fragments to organic molecules. Despite the numerous available reactions reported for arylation via transition metal ...