Name: fabrication and testing of catalytic aerogels prepared via rapid supercritical extraction
Uploaded: 2018-08-31T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction at JoVE.com

Udvikling af syntese metoder for katalytisk aerogeler blev finansieret gennem National Science Foundation (NSF) grant nr. DMR-1206631. Design og konstruktion af UCAT blev finansieret gennem NSF grant nr. CBET-1228851. Yderligere støtte blev leveret af Union College Fakultet Research fund. Forfatterne vil også gerne anerkende bidragene af Zachary Tobin, Aude Bechu, Ryan Bouck, Adam Forti og Vinicius Silva.

Sikkerhedsovervejelser: Bære sikkerhedsbriller eller beskyttelsesbriller og laboratorium handsker på alle tidspunkter, når udfører forberedende arbejde med kemiske løsninger og ved håndtering af våde geler eller katalytiske aerogel materialer. Håndtere propylenoxid, tetramethyl MOSFET (TMOS), ethanol, metanol, ammoniak, nanopartikler og opløsninger indeholdende nogen af disse i et stinkskab. Læs Safety Data Sheets (SDS) for alle kemikalier, herunder nanopartikler, før arbejdet med dem. Bære en partikler maske...

<ol>
	<li>Aegerter, M. A., Leventis, N., Koebel, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Aerogels Handbook. , (2011).</li><li>Pierre, A. C., Pajonk, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemistry+of+Aerogels+and+Their+Applications.">Chemistry of Aerogels and Their Applications.</a> Chem. Rev. 102 (11), 4243-4266 (2002).</li><li>Schneider, M., Baiker, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerogels+in+Catalysis.">Aerogels in Catalysis.</a> Catal. Rev. 37, 515-556 (1995).</li><li>Vallribera, A., Molins, E., Astruc, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerogel+Supported+Nanoparticles+in+Catalysis.">Aerogel Supported Nanoparticles in Catalysis.</a> Nanoparticles and Catalysis. , (2007).</li><li>Amonette, J. E., Matyas, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functionalized+silica+aerogels+for+gas-phase+purification,+sensing,+and+catalysis:+A+review.">Functionalized silica aerogels for gas-phase purification, sensing, and catalysis: A review.</a> Mircopor. Mesopor. Mater. 250, 100-119 (2017).</li><li>Juhl, S. J., Dunn, N. J. H., Carroll, M. K., Anderson, A. M., Bruno, B. A., Madero, J. E., Bono, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epoxide-Assisted+Alumina+Aerogels+by+Rapid+Supercritical+Extraction.">Epoxide-Assisted Alumina Aerogels by Rapid Supercritical Extraction.</a> J. Non-Cryst. Solids. 426, 141-149 (2015).</li><li>Bono, M. S., Dunn, N. J. H., Brown, L. B., Juhl, S. J., Anderson, A. M., Bruno, B. A., Mahony, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalyst,+Catalytic+Converter+and+Method+for+the+Production+Thereof.">Catalyst, Catalytic Converter and Method for the Production Thereof.</a> US Patent. , (2016).</li><li>Smith, L. C., Anderson, A. M., Carroll, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+vanadia-containing+aerogels+by+rapid+supercritical+extraction+for+applications+in+catalysis.">Preparation of vanadia-containing aerogels by rapid supercritical extraction for applications in catalysis.</a> J. Sol-Gel Sci. Technol. 77, 160-171 (2016).</li><li>Bouck, R. M., Anderson, A. M., Prasad, C., Hagerman, M. E., Carroll, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cobalt-alumina+Sol+Gels:+Effects+of+Heat+Treatment+on+Structure+and+Catalytic+Ability.">Cobalt-alumina Sol Gels: Effects of Heat Treatment on Structure and Catalytic Ability.</a> J. Non-Cryst. Solids. 453, 94-102 (2016).</li><li>Anderson, A. M., Donlon, E. A., Forti, A. A., Silva, V., Bruno, B. A., Carroll, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+Characterization+of+Copper-Nanoparticle-Containing+Silica+Aerogel+Prepared+Via+Rapid+Supercritical+Extraction+for+Applications+in+Three-Way+Catalysis.">Synthesis and Characterization of Copper-Nanoparticle-Containing Silica Aerogel Prepared Via Rapid Supercritical Extraction for Applications in Three-Way Catalysis.</a> MRS Advances. , 1-6 (2017).</li><li>Tobin, Z. M., Posada, L. F., Bechu, A. M., Carroll, M. K., Bouck, R. M., Anderson, A. M., Bruno, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+Characterization+of+Copper-containing+Alumina+and+Silica+Aerogels+for+Catalytic+Applications.">Preparation and Characterization of Copper-containing Alumina and Silica Aerogels for Catalytic Applications.</a> J. Sol-Gel Sci. Technol. , (2017).</li><li>Heck, R., Farrauto, R., Gulati, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Catalytic Air Pollution Technology. , (2009).</li><li>Gauthier, B. M., Bakrania, S. D., Anderson, A. M., Carroll, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Fast+Supercritical+Extraction+Technique+for+Aerogel+Fabrication.">A Fast Supercritical Extraction Technique for Aerogel Fabrication.</a> J. Non-Cryst. Solids. 350, 238-243 (2004).</li><li>Gauthier, B. M., Anderson, A. M., Bakrania, S. D., Mahony, M. K., Bucinell, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+and+Device+for+Fabricating+Aerogels+and+Aerogel+Monoliths+Obtained+Thereby.">Method and Device for Fabricating Aerogels and Aerogel Monoliths Obtained Thereby.</a> US Patent No. , (2008).</li><li>Gauthier, B. M., Anderson, A. M., Bakrania, S. D., Mahony, M. K., Bucinell, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+and+Device+for+Fabricating+Aerogels+and+Aerogel+Monoliths+Obtained+Thereby.">Method and Device for Fabricating Aerogels and Aerogel Monoliths Obtained Thereby.</a> US Patent. , (2011).</li><li>Roth, T. B., Anderson, A. M., Carroll, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+a+Rapid+Supercritical+Extraction+Aerogel+Fabrication+Process:+Prediction+of+Thermodynamic+Conditions+During+Processing.">Analysis of a Rapid Supercritical Extraction Aerogel Fabrication Process: Prediction of Thermodynamic Conditions During Processing.</a> J. Non-Cryst. Solids. 354 (31), 3685-3693 (2008).</li><li>Carroll, M. K., Anderson, A. M., Gorka, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparing+Silica+Aerogel+Monoliths+via+a+Rapid+Supercritical+Extraction+Method.">Preparing Silica Aerogel Monoliths via a Rapid Supercritical Extraction Method.</a> J. Vis. Exp. (84), e51421 (2014).</li><li>Harper-Leatherman, A. S., Pacer, E. R., Kosciuszek, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encapsulating+Cytochrome+c+in+Silica+Aerogel+Nanoarchitectures+without+Metal+Nanoparticles+while+Retaining+Gas-phase+Bioactivity.">Encapsulating Cytochrome c in Silica Aerogel Nanoarchitectures without Metal Nanoparticles while Retaining Gas-phase Bioactivity.</a> J. Vis. Exp. (109), e53802 (2016).</li><li>Subrahmanyam, R., Gurikov, P., Meissner, I., Smirnova, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+Biopolymer+Aerogels+Using+Green+Solvents.">Preparation of Biopolymer Aerogels Using Green Solvents.</a> J. Vis. Exp. (113), e54116 (2016).</li><li>Campbell, P. G., Worsley, M. A., Hiszpanski, A. M., Baumann, T. F., Biener, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+Functionalization+of+3D+Nano-graphene+Materials:+Graphene+Aerogels+and+Graphene+Macro+Assemblies.">Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies.</a> J. Vis. Exp. (105), e53235 (2015).</li><li>Kapteijn, F., Stegenga, S., Dekker, N. J. J., Bijsterbosch, J. W., Moulijn, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alternatives+to+noble+metal+catalysts+for+automotive+exhaust+purification.">Alternatives to noble metal catalysts for automotive exhaust purification.</a> Catalysis Today. 16 (2), 273-287 (1993).</li><li>Baumann, T., Gash, A., Chinn, S., Sawvel, A., Maxwell, R., Satcher, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+high-surface-area+alumina+aerogels+without+the+use+of+alkoxide+precursors.">Synthesis of high-surface-area alumina aerogels without the use of alkoxide precursors.</a> Chem. Mater. 17, 395-401 (2005).</li><li>Bruno, B. A., Anderson, A. M., Carroll, M. K., Brockmann, P., Swanton, T., Ramphal, I. A., Palace, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Benchtop+Scale+Testing+of+Aerogel+Catalysts.">Benchtop Scale Testing of Aerogel Catalysts.</a> SAE Technical Paper 2016-01-920. , (2016).</li><li>Anderson, A. M., Wattley, C. W., Carroll, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silica+Aerogels+Prepared+via+Rapid+Supercritical+Extraction:+Effect+of+Process+Variables+on+Aerogel+Properties.">Silica Aerogels Prepared via Rapid Supercritical Extraction: Effect of Process Variables on Aerogel Properties.</a> J. Non-Cryst. Solids. 355 (2), 101-108 (2009).</li></ol>

Nytte af RSCE metoden til fabrikation af katalytisk aerogeler og UCAT system for demonstrere katalytiske evne har vist heri. Store fordele ved disse protokoller over andre metoder er hastigheden af RSCE aerogel fabrikation og den relativt billig tilgang til katalytisk afprøvning af UCAT.
Gels til udvindes kan forberedes via en række forskellige metoder, herunder imprægnering af metalsalte til en aluminiumoxid eller silica våde gel matrix, optagelse af metalsalte som fælles prækursorer me...

Basis af silica og aluminiumoxid aerogeler har bemærkelsesværdige egenskaber, herunder lav densitet, høj porøsitet, høje overfladeareal, god termisk stabilitet og lav varmeledningsevne1. Disse egenskaber gør aerogel materialer attraktiv for en lang række applikationer1,2. Et program, der udnytter den termiske stabilitet og høj areal af aerogeler er Heterogen katalyse; flere artikler anmeld litteratur i dette område2,3,4,5. Der er mange tilgange til fabrikation af aerogel-baserede katalysatorer, herunder stiftelsesoverenskomst eller fastklemning af katalytisk arter inden for rammerne af en silica eller aluminiumoxid aerogel5,6,7, 8,9,10,11. Det nuværende arbejde fokuserer på protokoller for forberedelse via hurtige superkritisk ekstraktion (RSCE) og katalytisk afprøvning af aerogel materialer til automotive forurening afbødning og bruger kobber-indeholdende aerogeler som eksempler.
Tre-vejs katalysatorer (TWCs) er almindeligvis ansat i forurening afbødning udstyr til benzin motorer12. Moderne TWCs indeholder platin, palladium og/eller rhodium, platinum-gruppe metaller (platinmetaller), der er sjældne og derfor dyrt og miljømæssigt dyrt at opnå. Katalysatormaterialer baseret på mere let tilgængelige metaller ville have betydelige økonomiske og miljømæssige fordele.
Aerogeler kan fremstilles af våde geler ved hjælp af en række metoder1. Målet er at undgå pore sammenbrud som opløsningsmiddel er fjernet fra gel. Ansat i denne protokol er en hurtig superkritisk ekstraktion (RSCE) metode, hvor udvinding opstår fra en gel begrænset inden for en metal skimmelsvamp i en programmerbar hydraulisk varme presse13,14,15, 16. Brug af denne RSCE proces til fremstilling af silica aerogel Monoliter er tidligere påvist i en protokol17, hvor de relativt kort forberedelsestid forbundet med denne tilgang blev understreget. Superkritisk CO2 udvinding er en mere fælles tilgang, men tager længere tid og kræver større brug af opløsningsmidler (herunder CO2) end RSCE. Andre grupper har for nylig offentliggjort protokollerne for forberedelse af en række forskellige typer af aerogeler udnytte superkritisk CO2 udvinding18,19,20.
Her, præsenteres protokoller til at opdigte og katalytisk teste forskellige typer af kobber-indeholdende katalytiske aerogeler. Baseret på ingen reduktion og CO oxidation aktivitet rangordning af carbon-støttede uædle metaller katalysatorer under forhold af interesse for automotive forurening afbødning af Kapteijn et al. 21, kobber blev valgt som den katalytiske metal for dette arbejde. Fabrikation tilgange omfatte a imprægnering (IMP) af kobbersalte til aluminiumoxid eller silica våde geler11, (b) ved hjælp af copper(II) og aluminium salte som fælles prækursorer (Co-P) når opdigte kobber-alumina aerogeler6,22, og (c) narres kobber-indeholdende nanopartikler i en silica aerogel matrix under fabrikation10. I hvert tilfælde bruges en RSCE metode til fjernelse af opløsningsmidlet fra porerne i våde gel matrix13,14,15.
En protokol til vurdering af egnetheden af disse materialer som TWCs for automotive forurening afbødning, ved hjælp af Unionens katalytisk Testbed (UCAT)23, er også præsenteret. Formålet med UCAT-systemet, centrale dele der er vist skematisk i figur 1, er at simulere de kemiske, termiske, og flow betingelser opleves i en typisk benzin motor katalysator. UCAT funktioner af passerer en simuleret udstødning blandingen over en aerogel prøve ved en kontrolleret temperatur og flow hastighed. Eksemplet aerogel er indlæst i en 2.25 cm diameter rørformet pakket bed flow celle ("test afsnit"), der indeholder eksemplet mellem to skærme. Indlæst flow-celle er placeret i en ovn til at styre udstødningsgas og katalysator temperatur og prøver af behandlede udstødning (dvs. udstødning flød gennem den pakkede seng) og ubehandlet gas (dvs. omgåelse pakket sengen) er undersøgt ved forskellige temperaturer op til 700 ˚cC. Koncentrationerne af tre vigtigste forurenende--CO, nej, og uforbrændte kulbrinter (HCs)--måles ved hjælp af en fem-gas analysator efter at være behandlet af aerogel katalysator, og separat i en ubehandlet ("bypass") flow; "procent konvertering" for hvert forurenende stof er beregnet ud fra disse data. Til afprøvning beskrevet heri, et kommercielt tilgængelige udstødning blend, California Bureau of Automotive reparation (BAR) 97 lave emissioner blanding var ansat. Fuld detaljer af UCAT's design og funktion er præsenteret i Bruno et al.23
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57075/57075fig1.jpg"> Figur 1. UCAT Test afsnit og prøvetagningssystemer. Genoptrykt med tilladelse fra 2016-01-0920 (Bruno et al. 23), copyright 2016 SAE International. Yderligere distribution af dette materiale er ikke tilladt uden forudgående tilladelse fra SAE. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57075/57075fig1large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="670">
	<tbody>
		<tr height="76">
			<td height="76" style="height:76px;width:216px;">Variable micropipettor, 100-1000 &#181;L</td>
			<td style="width:168px;">Manufactured by Eppendorf, purchased from Fisher Scientific www.fishersci.com</td>
			<td style="width:119px;">S304665</td>
			<td style="width:167px;">Any 100-1000 &#181;L pipettor is suitable.</td>
		</tr>
		<tr height="76">
			<td height="76" style="height:76px;width:216px;">Variable Pipettor, 2.5-10 mL</td>
			<td style="width:168px;">Manufactured by Eppendorf, purchased from Fisher Scientific www.fishersci.com</td>
			<td style="width:119px;">21-379-25</td>
			<td style="width:167px;">Any variable pipettor is suitable.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Pasteur pipettes</td>
			<td style="width:168px;">FisherScientific</td>
			<td style="width:119px;">13-678-6A</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="57">
			<td height="57" style="height:57px;width:216px;">Syringe</td>
			<td style="width:168px;">Purchased from Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">Z181390 syringe with Z261297 needle</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Digital balance</td>
			<td style="width:168px;">OHaus Explorer Pro</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Any digital balance is suitable.</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Beakers</td>
			<td style="width:168px;">Purchased from Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Any glass beaker is suitable.</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Graduated Cylinder</td>
			<td style="width:168px;">Purchased from Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Any glass graduated cylinder is suitable.</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Magnetic Plate/Stirrer</td>
			<td style="width:168px;">FisherScientific Isotemp</td>
			<td style="width:119px;">SP88854200P</td>
			<td style="width:167px;">Any magnetic plate/stirrer is suitable.</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Ultrasonic Cleaner</td>
			<td style="width:168px;">FisherScientific FS6</td>
			<td style="width:119px;">153356</td>
			<td style="width:167px;">Any sonicator is suitable.</td>
		</tr>
		<tr height="57">
			<td height="57" style="height:57px;width:216px;">Mold</td>
			<td style="width:168px;">Fabricated in House</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Fabricate from cold-rolled steel or stainless steel.</td>
		</tr>
		<tr height="133">
			<td height="133" style="height:133px;width:216px;">Hydraulic Hot Press</td>
			<td style="width:168px;">Tetrahedron www.tetrahedronassociates.com</td>
			<td style="width:119px;">MTP-14</td>
			<td style="width:167px;">Any hot press with temperature and force control will work. Needs maximum temperature of ~550 F and maximum force of 24 tons.</td>
		</tr>
		<tr height="153">
			<td height="153" style="height:153px;width:216px;">UCAT (Union Catalytic Testbed)</td>
			<td style="width:168px;">Fabricated in House</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Described in detail in reference #21:&#160; Bruno, B.A., Anderson, A.M., Carroll, M.K., Brockmann, P., Swanton, T., Ramphal, I.A., Palace, T. Benchtop Scale Testing of Aerogel Catalysts. SAE Technical Paper 2016-01-920 (2016).</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Bar 97 Gas</td>
			<td>Praxair</td>
			<td>MS_BAR97ZA-D7</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication and testing of catalytic aerogels prepared via rapid supercritical extraction

Protokoller for at forberede og teste katalytisk aerogeler ved at indarbejde metal arter i silica og aluminiumoxid aerogel platforme er præsenteret. Tre præparationsmetoder er beskrevet: (en) inddragelsen af metal salte i silica eller aluminiumoxid våde geler med en imprægnering metode; (b) indarbejdelsen af metal salte i alumina våde geler ved hjælp af en fælles forløber metode; og (c) tilsætning af metal nanopartikler direkte ind i en silica aerogel forløber blanding. Metoderne, der udnytter en hydraulisk varme presse, som giver mulighed for hurtig (< 6 h) superkritisk ekstraktion og resultater i aerogeler af lav befolkningstæthed (0,10 g/mL) og høje overfladeareal (200-800 m2/g). Mens arbejdet præsenteret her fokuserer på brug af kobber salte og kobber nanopartikler, kan tilgangen gennemføres ved hjælp af andre metalsalte og nanopartikler. En protokol for at teste tre-vejs katalytiske evne til disse aerogeler for automotive forurening afbødning er også præsenteret. Denne teknik bruger specialbyggede udstyr, Union katalytisk Testbed (UCAT), hvor et simuleret udstødning blanding er gået over en aerogel prøve ved en kontrolleret temperatur og flow-hastighed. Systemet er i stand til at måle den katalytiske aerogeler, under begge oxiderende evne og reducere betingelser, for at konvertere CO, nej og uforbrændte kulbrinter (HCs) til mindre skadelige arter (CO2, H2O og N2). Eksempel katalytisk resultaterne præsenteres for aerogeler beskrevet.

Fotografiske billeder af den resulterende aerogeler er præsenteret i figur 2. Fordi de våde geler blev brudt i stykker før opløsningsmiddel exchange, er Al-Cu IMP og Si-Cu IMP aerogeler i små, uregelmæssigt formet monolitisk stykker. Det fremgår klart af farvning af disse prøver, som aerogeler indeholder kobber arter og at forekomme variationer i kobber artsdannelse og/eller ligand struktur inden for materialer. Al-Cu IMP aerogeler (<strong class="xfi...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction at JoVE.com

Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction

Her præsenterer vi protokoller for at forberede og teste katalytisk aerogeler ved at indarbejde metal arter i silica og aluminiumoxid aerogel platforme. Metoder til at forberede materialer ved hjælp af kobber salte og kobber-indeholdende nanopartikler er featured. Katalytisk testprotokoller demonstrere effektiviteten af disse aerogeler for tre-vejs katalyse applikationer.

Fabrikation og afprøvning af katalytisk aerogeler fremstillet Via Rapid superkritisk ekstraktion

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

In Situ SIMS and IR Spectroscopy of Well-defined Surfaces Prepared by Soft Landing of Mass-selected Ions

In Situ SIMS and IR Spectroscopy of Well-defined Surfaces Prepared by Soft Landing of Mass-selected Ions

In Situ SIMS og IR-spektroskopi veldefinerede Overflader Udarbejdet af Soft Landing af Mass udvalgte ioner

Soft landing of mass-selected ions onto surfaces is a powerful approach for the highly-controlled preparation of materials that are inaccessible using ...

Preparing Silica Aerogel Monoliths via a Rapid Supercritical Extraction Method

Forberedelse Silica Aerogelpartikler Monoliths via en hurtig Supercritical ekstraktionsmetode

A procedure for the fabrication of monolithic silica aerogels in eight hours or less via a rapid supercritical extraction process is described. The ...

Synthesis and Catalytic Performance of Gold Intercalated in the Walls of Mesoporous Silica

Syntese og katalytiske ydeevne af Gold indskudt i væggene i mesoporøse Silica

As a promising catalytically active nano reactor, gold nanoparticles intercalated in mesoporous silica (GMS) were successfully synthesized and properties ...

Supercritical Nitrogen Processing for the Purification of Reactive Porous Materials

Superkritisk Nitrogen Behandling til rensning af reaktive porøse materialer

Supercritical fluid extraction and drying methods are well established in numerous applications for the synthesis and processing of porous materials. ...

Preparation of Biopolymer Aerogels Using Green Solvents

Forberedelse biopolymer Aerogeler Brug Grønne Opløsningsmidler

Although the first reports on aerogels made by Kistler1 in the 1930s dealt with aerogels from both inorganic oxides (silica and others) and biopolymers ...

Laboratory Production of Biofuels and Biochemicals from a Rapeseed Oil through Catalytic Cracking Conversion

Laboratorium Produktion af biobrændstoffer og biokemikalier fra en Rapsolie gennem Catalytic Cracking Conversion

The work is based on a reported study which investigates the processability of canola oil (bio-feed) in the presence of bitumen-derived heavy gas oil ...

A Simple and Efficient Protocol for the Catalytic Insertion Polymerization of Functional Norbornenes

En enkel og effektiv protokol til katalytisk Indsættelse polymerisation af funktionelle norbornener

Norbornene can be polymerized by a variety of mechanisms, including insertion polymerization whereby the double bond is polymerized and the bicyclic ...

Fabrication and Testing of Photonic Thermometers

Fabrikation og afprøvning af fotoniske termometre

In recent years, a push for developing novel silicon photonic devices for telecommunications has generated a vast knowledge base that is now being ...

Chemical Precipitation Method for the Synthesis of Nb2O5 Modified Bulk Nickel Catalysts with High Specific Surface Area

Chemical Precipitation Method for the Synthesis of Nb2O5 Modified Bulk Nickel Catalysts with High Specific Surface Area

Kemisk udfældning metode til syntese af Nb2O5 ændret Bulk nikkel katalysatorer med høje specifikke overfladeareal

We demonstrate a method for the synthesis of NixNb1-xO catalysts with sponge-like and fold-like nanostructures. By varying the Nb:Ni ratio, a series of ...

A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction

En hurtig syntese metode til Au, Pd og Pt aerogeler Via direkte løsning-baseret reduktion

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various ...