Bu protokol, desteklenen platin katalizörlerinin katalitik özelliklerini karşılaştırmak için uygun bir yöntem göstermektedir. Sikloheksenin hidrojenasyonu, katalitik aktiviteyi belirlemek için bir model reaksiyonu görevi görür. Kolloidal sentezimiz, heterojen katalizörlerin üretimi için emprenye ve kalsinasyon yöntemlerinin yanı sıra umut verici bir yaklaşımdır, çünkü bu, nanopartiküllerin tanımlanmış boyut ve şekilde sentezine izin verir.
Kolloidal sentez yaklaşımı, aminler veya tioller gibi farklı ligandların kullanılmasına izin verdiğinden, diğer ligandlarla birlikte platin nanopartikülleri ve bunların katalitik özellikler üzerindeki etkileri araştırılabilir. Uygun bir ligand seçimi zordur. Uygun bir ligand, seçilen absorpsiyon bölgelerinde güçlü bir absorpsiyona sahip olmalıdır, böylece desorpsiyon önlenir, ancak katalitik aktivite hala mevcuttur.
Başlamak için, 25.4 miligram tetrabütil amonyum borohidrit ve 46.3 miligram di-dodesil dimetilamonyum bromür 10 mililitrelik haddelenmiş jant camında oda sıcaklığında bir mililitre toluen içinde çözerek indirgeme çözeltisini hazırlayın. Daha sonra, metal tuzu çözeltisini, önce 8.5 miligram öncü platin IV klorürü, 10 mililitrelik haddelenmiş bir jant camında oda sıcaklığında 2.5 mililitre toluen içinde çözerek hazırlayın. Platin IV klorür çözüldükten sonra, 185.4 miligram ligand dodecylamine ekleyin.
Daha sonra, her iki çözeltiyi de 35 kilohertz frekansında ultrasonik bir banyoda bir ila iki dakika boyunca oda sıcaklığında sonikleştirin. Tüm metal tuzu çözeltisini, 10 mililitrelik yuvarlak boyunlu bir şişede tek kullanımlık bir uca sahip daldırma ile çalışan bir pipetle ekleyin. Daha sonra, indirgeme çözeltisinin tüm hacmini şok enjeksiyonu ile metal tuzu çözeltisine eklerken, çözeltiyi ortam koşullarında 60 dakika boyunca manyetik bir karıştırma çubuğuyla karıştırın.
Platin nanopartikülleri saflaştırmak için, tüm reaksiyon çözeltisini tek kullanımlık bir uca sahip daldırma ile çalışan bir pipetle 80 mililitrelik bir santrifüj tüpüne aktarın ve 14 mililitre metanol ekleyin. Daha sonra, oda sıcaklığında 10 dakika boyunca 2.561 kez G'de santrifüj yapın ve santrifüjlemeden sonra çözeltiyi atın. Nanopartikül kalıntısını çözmek için, tek kullanımlık bir ucu olan daldırma ile çalışan bir pipetle üç mililitre toluen ekleyin ve nanopartikül çözeltisini daha fazla kullanım için haddelenmiş bir jant camına aktarın.
Sentez kalıntılarını gidermek için, toluen içindeki saflaştırılmış platin nanopartiküllerinin üç mililitresini 100 mililitrelik yuvarlak boyunlu bir şişeye aktarın ve toluen ile 50 mililitrelik son hacme doldurun. Daha sonra çözeltiyi 52 santigrat dereceye ısıtın ve çözeltiyi manyetik bir karıştırma çubuğuyla karıştırırken sıcaklığı 60 dakika tutun. Daha sonra, oda sıcaklığında 10 mililitrelik haddelenmiş kenarlı bir camda 2,5 mililitre toluen içinde 185 miligram dodekilamin çözün ve bu çözeltiyi, 52 santigrat derecede ısıl işlem görmüş platin DDA nanopartikül çözeltisine tek kullanımlık uçlu daldırma ile çalışan bir pipetle ekleyin.
Ardından, çözeltiyi ısıtın ve 60 dakika daha karıştırın. Saflaştırmadan sonra, daha önce gösterildiği gibi, platin nanopartikülleri üç mililitre tolüen yerine üç mililitre n-Hekzan içinde çözün. Daha sonra, duman dolabındaki çözücüyü gece boyunca oda sıcaklığında ve ortam basıncında buharlaştırın ve ertesi gün platin nanopartikülleri tartın.
35 kilohertz'de ultrasonik bir banyo kullanarak titania'yı oda sıcaklığında uygun büyüklükte bir beherde n-Hekzan'da dağıtın. Titania içeren beherlere n-Hekzan ekleyin. N-Hekzan'da mililitre başına bir miligram kütle konsantrasyonuna sahip önceden imal edilmiş parçacıkların bir nanopartikül çözeltisini hazırladıktan sonra, bir şırınga pompası kullanarak dakikada 0.016 mililitre akış hızında bir iğne ile tek kullanımlık bir şırınga kullanarak çözeltiyi oda sıcaklığında dağılmış titanyaya ekleyin.
Daha sonra, yüklenen tozu gece boyunca buhar dolabında ve daha sonra vakumda 10 dakika boyunca ortam koşullarında kurutun. Kristalleşen bir kaba 1.000 miligram titania doldurun ve titanya kaplanana kadar su ekleyin. Daha sonra, üç gram kloroplatinik asit hekzahidratı 20 mililitre damıtılmış suda çözün ve sulu çözeltiyi 20 mililitrelik bir volümetrik pipetle gönderilen titanyaya ekleyin.
Daha sonra, çözelti viskoz olana kadar dört saat boyunca manyetik bir karıştırma çubuğu ile karıştırırken çözeltiyi 75 santigrat derecede ısıtın ve koruyun. Daha sonra, kristalleşen tabaktaki çözeltiyi atmosferik koşullar altında bir fırında 130 Santigrat'ta bir gün kurutun. Sıcaklık programlı bir fırında kalsinasyon yapmak için, önceden kurutulmuş tozu porselen bir potaya doldurun.
Ardından, 30 dakika içinde 400 dereceye kadar ısıtın ve sıcaklığı dört saat boyunca tutun. Daha sonra, numuneyi bir sıcaklık rampası kullanmadan fırında oda sıcaklığına soğutun. Bir tüp fırındaki katalizörü azaltmak için, dakikada dört santigrat derecelik bir sıcaklık rampasıyla 180 santigrat dereceye ısıtın ve sıcaklığı sürekli bir hidrojen akışı altında 1,5 saat tutun.
Isıtma ceketini istenen bir ısıtma ortamıyla doldurduktan sonra, karıştırılmış tank reaktörünü 120 miligram sentezlenmiş katalizör ve 120 mililitre tolüen ile doldurun. Daha sonra yaklaşık 360 milibarlık bir vakum uygulayarak karıştırma tankı reaktörünün gazını çözün. Oksijeni gidermek için, reflü kondenserinin üzerine standart bir atmosfer hidrojeni ile doldurulmuş bir lastik balon koyun ve karıştırma tankı reaktörünü hidrojen ile yıkayın.
Ardından, reaktör tankını hidrojen atmosferi altında manyetik bir karıştırma çubuğu ile ısıtmaya ve karıştırmaya başlayın. Sabit sıcaklığa ulaşıldıktan sonra, iğneli tek kullanımlık bir şırınga kullanarak kauçuk septumdan bir mililitre reaktant sikloheksen enjekte edin. Bir şırınga filtresi kullanarak, katalizörü reaksiyon çözeltisinden ayırın ve sıvıyı daha sonra düzgün bir şekilde kapatılan bir otomatik numune alma şişesine doldurun.
Zehirlenme etkisini test etmek için karıştırma tankı reaktörünü hazırladıktan sonra, toluen içinde gönderilen katalizöre 5-metil furfural enjekte edin ve karışımın 120 dakika boyunca karıştırılmasına izin verin. Daha sonra, 5-metil furfural içinde 1: 1 ve 1: 10 molar oranında tek kullanımlık bir şırınga ile sikloheksen ekleyin. Katalizörü reaksiyon çözeltisinden ayırmak için bir şırınga filtresi kullanın ve sıvıyı, daha önce gösterildiği gibi, daha sonra düzgün bir şekilde kapatılmış bir otomatik numune alma şişesine doldurun.
Ürünleri gaz kromatografisi ile analiz etmek için, numuneleri gaz kromatografik kolonuna enjekte edin ve referans standartlarıyla karşılaştırarak pikleri farklı maddelere atayın. % 100 yöntemini kullanarak gaz kromatogramlarını değerlendirin ve bu bileşik için ölçülen tepe alanını tüm tepe alanlarının toplamına bölerek her bileşiğin yüzde miktarını hesaplayın. TEM görüntüleme, titanya üzerinde biriktikten sonra değişiklik yapmadan daha büyük nanopartiküller için daha küçük ve kısmen asimetrik şekil için yarı-küresel bir şekil ortaya çıkardı.
Emdirilmiş katalizörlerin boyutu ve şekli karşılaştırılabilirdi. XP spektrumları, platin DDA için 71.5 ve 74.8 elektron voltta iki sinyal gösterdi. Ligand değişimi ve titania birikiminden sonra anlamlı bir kayma gözlenmedi.
Bununla birlikte, emprenye edilmiş katalizör 0.6 elektron volt ile küçültülür ve oksitlenmiş platin türleri sergiler. C1s bölgesinde, 289.0 ile 284.0 elektron volt arasında üç sinyal ortaya çıkar. N1s spektrumu amonyum, amin ve 402.6, 399.9 ve 398.2 elektron voltlarında ek bir yüzey türü sergiler.
Amonyum ligand değişimi ile uzaklaştırılır. Amin stabilize edilmiş platin nanopartikülleri, amin içermeyen olanlardan daha yüksek bir sikloheksen dönüşümü sergiler. Küçük platin nanopartiküller,% 72'ye kadar ligand değişiminden sonra en yüksek dönüşümü sergiler5-metil furfural yokluğunda, sikloheksenin dönüşümü% 72 iken, oranın arttırılması, dönüşüm oranını sırasıyla% 30 ve% 21'e düşürür.
Platin IV-F spektrumları, sikloheksenin hidrojenasyonuna 5-metil furfural eklendikten sonra 0.6 elektron volt ile küçültülürken, C1s spektrumları hidrojenasyondan sonra 5-metil furfural ile aynı üç sinyali ortaya çıkarır. Azot miktarı, hidrojenasyondan sonra N1s spektrumlarında azalır, bu da dodecylamine'in 5-metil furfural ile kısmi bir değişimini gösterir. 5-metil furfural eklendikten sonra platin DDA için FTIR spektrumu, her ikisi için titreşim modları ortaya çıktıkça 5-metil furfural ile kısmi bir değişimi gösterir.
Metalik katalizörler üzerinde oksijen ve hidrojen varlığı tehlikelidir. Bu nedenle, reaktörü hidrojen ile birkaç kez temizleyerek herhangi bir oksijeni uzaklaştırırız. Siklohexe'nin hidrojenasyonu sadece model reaksiyonu olarak hizmet etti.
Ayrıca, diğer alkenler de kullanılabilir. Platin nanopartikülleri, katalitik özellikleri etkilemek için farklı ligandlarla farklı boyutlarda sentezlenebilir. Heterojen katalizörlerdeki ligandlar, parçacık boyutu ve destek etkilerinin yanı sıra katalizörlü reaksiyonların aktivitesini ve seçiciliğini kontrol etmek için yeni bir katalitik yaklaşım sunabilir.
