이 프로토콜은 지지된 백금 촉매의 촉매 특성을 비교하기 위한 편리한 방법을 보여줍니다. 시클로 헥센의 수소화는 촉매 활성을 결정하기위한 모델 반응으로 작용합니다. 우리의 콜로이드 합성은 이종 촉매의 제조를위한 함침 및 소성 방법 외에도 유망한 접근법이며, 이는 정의 된 크기와 모양의 나노 입자를 합성 할 수 있기 때문입니다.
콜로이드 합성 접근법은 아민 또는 티올과 같은 다른 리간드의 사용을 허용하기 때문에 다른 리간드를 가진 백금 나노 입자와 촉매 특성에 미치는 영향을 조사 할 수 있습니다. 적합한 리간드의 선택은 어려운 일입니다. 적절한 리간드는 선택된 흡수 부위에서 강한 흡수를 가져야하므로 탈착이 방지되지만 촉매 활성은 여전히 존재합니다.
시작하려면 25.4 밀리그램의 테트라 부틸 암모늄 보로 하이드 라이드와 46.3 밀리그램의 디 도데 실 디메틸 암모늄 브로마이드를 10 밀리리터의 압연 림 유리에서 실온의 톨루엔 1 밀리리터에 용해시켜 환원 용액을 준비하십시오. 다음으로, 먼저 전구체 백금 IV 클로라이드 8.5 밀리그램을 실온에서 2.5 밀리리터의 톨루엔에 용해시켜 금속염 용액을 10 밀리리터 압연 림 유리에 제조한다. 백금 IV 클로라이드가 용해 된 후 185.4 밀리그램의 리간드 도데 실 아민을 첨가하십시오.
그런 다음 두 용액을 실온에서 35 킬로헤르츠의 주파수로 초음파 수조에서 1-2 분 동안 초음파 처리합니다. 일회용 팁이 있는 플런지 작동식 피펫으로 완전한 금속염 용액을 10밀리리터 둥근목 플라스크에 추가합니다. 이어서, 충격 주입에 의해 금속염 용액에 환원 용액의 전체 부피를 첨가하고, 주변 조건 하에서 60분 동안 자석 교반 막대로 용액을 교반한다.
백금 나노 입자를 정제하려면 일회용 팁이있는 플 런지 작동 식 피펫으로 전체 반응 용액을 80 밀리리터 원심 분리 튜브에 옮기고 메탄올 14 밀리리터를 첨가하십시오. 그 후, 실온에서 10분 동안 2, 561번 G로 원심분리하고 원심분리 후 용액을 폐기한다. 나노 입자 잔류 물을 해결하려면 일회용 팁이있는 플 런지 작동 식 피펫으로 3 밀리리터의 톨루엔을 추가하고 나노 입자 용액을 압연 림 유리로 옮겨 나중에 사용하십시오.
합성 잔류 물을 제거하려면 톨루엔에서 정제 된 백금 나노 입자 3 밀리리터를 100 밀리리터의 둥근 목 플라스크에 옮기고 톨루엔으로 최종 부피 50 밀리리터까지 채 웁니다. 그런 다음 용액을 섭씨 52도까지 가열하고 자석 교반 막대로 용액을 교반하면서 60 분 동안 온도를 유지합니다. 다음으로, 실온에서 10 밀리리터의 압연 림 유리에 2.5 밀리리터의 톨루엔에 185 밀리그램의 도데 실 아민을 녹이고, 일회용 팁이있는 플 런지 작동 피펫으로이 용액을 섭씨 52도에서 열처리 된 백금 DDA 나노 입자 용액에 첨가한다.
그런 다음 용액을 가열하고 60분 더 저어줍니다. 정제 후, 이전에 입증 된 바와 같이, 백금 나노 입자를 3 밀리리터의 톨루엔 대신 3 밀리리터의 n- 헥산에 용해시킨다. 이어서, 흄 찬장에서 용매를 실온 및 상압에서 밤새 증발시키고 다음날 백금 나노입자의 무게를 측정한다.
35 킬로 헤르츠의 초음파 욕조를 사용하여 적절한 크기의 비커에서 실온에서 n- 헥산에 티타니아를 분산시킵니다. 티타니아가 들어있는 비커에 n- 헥산을 첨가하십시오. n- 헥산에서 밀리리터 당 1 밀리그램의 질량 농도로 이전에 제조 된 입자의 나노 입자 용액을 제조 한 후, 주사기 펌프를 사용하여 분당 0.016 밀리리터의 유속으로 바늘이있는 일회용 주사기를 사용하여 실온에서 분산 된 티타니아에 용액을 첨가한다.
이어서, 로딩된 분말을 흄 찬장에서 밤새 주변 조건 하에 건조시키고, 이어서 진공 상태에서 10분 동안 건조시킨다. 결정화 접시에 1, 000 밀리그램의 티타니아를 채우고 티타니아가 덮일 때까지 물을 첨가하십시오. 그런 다음 3g의 클로로 백금 산 6 수화물을 20ml의 증류수에 녹이고 20 밀리리터의 부피 피펫으로 제출 된 티타니아에 수용액을 첨가합니다.
다음으로, 용액을 가열하고 섭씨 75도에서 유지하면서 용액이 점성이 될 때까지 4시간 동안 자석 교반 막대로 교반합니다. 그 후, 결정화 접시의 용액을 대기 조건의 오븐에서 섭씨 130도에서 하루 동안 건조시킨다. 온도 프로그래밍 된 오븐에서 하소를 수행하려면 이전에 건조 된 분말을 도자기 도가니에 채 웁니다.
그런 다음 30 분 이내에 400도까지 가열하고 4 시간 동안 온도를 유지하십시오. 다음으로, 온도 램프를 사용하지 않고 오븐에서 샘플을 실온으로 냉각합니다. 튜브 퍼니스에서 촉매를 줄이려면 분당 섭씨 4 도의 온도 램프로 섭씨 180도까지 가열하고 수소의 연속 흐름 하에서 1.5 시간 동안 온도를 유지하십시오.
가열 재킷을 원하는 열매체로 채운 후, 교반 탱크 반응기에 120 밀리그램의 합성 촉매 및 120 밀리리터의 톨루엔을 채운다. 그런 다음 약 360 밀리바의 진공을 적용하여 교반 탱크 반응기를 탈기합니다. 산소를 제거하려면 환류 응축기 위에 표준 대기 수소로 채워진 고무 풍선을 놓고 교반 탱크 반응기를 수소로 플러시하십시오.
그런 다음 수소 분위기에서 자기 교반 막대로 반응기 탱크를 가열하고 교반하기 시작합니다. 일정한 온도에 도달하면 바늘이 달린 일회용 주사기를 사용하여 고무 격막을 통해 반응물 사이클로헥센 1 밀리리터를 주입합니다. 주사기 필터를 사용하여 반응 용액에서 촉매를 분리하고 나중에 적절하게 밀봉되는 자동 시료 주입기 바이알에 액체를 채 웁니다.
중독 효과를 테스트하기 위해 교반 탱크 반응기를 준비한 후 톨루엔에 제출 된 촉매에 5- 메틸 푸르 푸랄을 주입하고 혼합물을 120 분 동안 교반 시키십시오. 그런 다음 일회용 주사기로 사이클로헥센을 5- 메틸 푸르 푸랄에 1 : 1 및 1:10의 몰비로 첨가하십시오. 주사기 필터를 사용하여 반응 용액에서 촉매를 분리하고 이전에 설명한 대로 나중에 적절하게 밀봉된 자동 시료 주입기 바이알에 액체를 채웁니다.
가스 크로마토그래피로 제품을 분석하려면 샘플을 가스 크로마토그래피 컬럼에 주입하고 참조 표준물질과 비교하여 피크를 다른 물질에 할당합니다. 100 % 방법을 사용하여 가스 크로마토 그램을 평가하고이 화합물에 대해 측정 된 피크 면적을 모든 피크 면적의 합으로 나누어 각 화합물의 백분율 양을 계산합니다. TEM 이미징은 티타니아에 증착 한 후 변화없이 더 작은 나노 입자에 대해 더 작고 부분적으로 비대칭 인 모양에 대한 준 구형 모양을 나타 냈습니다.
함침된 촉매의 크기 및 형상은 비슷하였다. XP 스펙트럼은 백금 DDA에 대해 71.5 및 74.8 전자 볼트에서 두 개의 신호를 보여주었습니다. 리간드 교환 및 티타니아 상의 증착 후 유의한 이동은 관찰되지 않았다.
그러나, 함침 된 촉매는 0.6 전자 볼트에 의해 다운 시프트되고 산화 된 백금 종을 나타낸다. C1s 영역에서 289.0과 284.0 전자 볼트 사이에서 세 개의 신호가 발생합니다. N1s 스펙트럼은 402.6, 399.9 및 398.2 전자 볼트에서 암모늄, 아민 및 추가 표면 종을 나타냅니다.
암모늄은 리간드 교환에 의해 제거됩니다. 아민 안정화 백금 나노 입자는 아민이없는 것보다 더 높은 시클로 헥센 전환율을 나타낸다. 작은 백금 나노 입자는 리간드 교환 후 최대 72 %까지 가장 높은 전환율을 나타내며 5- 메틸 푸르 푸랄이없는 경우 시클로 헥센의 전환율은 72 %비율을 높이면 전환율이 각각 30 % 및 21 %로 감소합니다.
백금 IV-F 스펙트럼은 시클로 헥센의 수소화에 5- 메틸 푸르 푸랄을 첨가 한 후 0.6 전자 볼트만큼 하향 편이되는 반면, C1s 스펙트럼은 수소화 후 5- 메틸 푸르 푸랄과 동일한 세 가지 신호를 나타냅니다. 질소의 양은 수소화 후 N1s 스펙트럼에서 감소하며, 이는 5- 메틸 푸르 푸랄에 의한 도데 실 아민의 부분 교환을 나타냅니다. 5-메틸 푸르푸랄을 첨가한 후 백금 DDA에 대한 FTIR 스펙트럼은 둘 다에 대한 진동 모드가 나타남에 따라 5-메틸 푸르푸랄에 의한 부분 교환을 나타냅니다.
금속 촉매에 산소와 수소가 존재하는 것은 위험합니다. 따라서 반응기를 수소로 여러 번 퍼지하여 산소를 제거합니다. 사이클로 헥스의 수소화는 모델 반응으로 만 작용했다.
또한, 다른 알켄도 사용될 수 있다. 백금 나노 입자는 촉매 특성에 영향을 미치기 위해 다른 리간드로 다양한 크기로 합성 될 수 있습니다. 불균일 촉매의 리간드는 입자 크기 및 지지 효과 외에도 촉매 반응의 활성 및 선택성을 제어하는 새로운 촉매 접근법을 제공할 수 있습니다.
