नायब2O5 संशोधित बल्क निकेल उत्प्रेरक उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र के साथ के संश्लेषण के लिए रासायनिक वर्षा विधि
Summary
रासायनिक वर्षा द्वारा स्पंज की तरह और गुना की तरह नी1-xएनबीएक्सओ नैनोकणों के संश्लेषण के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया है ।
Abstract
हम स्पंज की तरह और गुना की तरह nanostructures के साथ नीएक्सएनबी1-एक्सओ उत्प्रेरक के संश्लेषण के लिए एक विधि का प्रदर्शन । एनबी: नी अनुपात, अलग परमाणु रचनाओं (x = ०.०३, ०.०८, ०.१५, और ०.२०) के साथ एनआईएक्सएनबी1-xO नैनोकणों की एक श्रृंखला में अलग करके रासायनिक वर्षण द्वारा तैयार किया गया है । ये एनआईएक्सएनबी1-एक्सओ उत्प्रेरक एक्स-रे विवर्तन, एक्स-रे photoelectron स्पेक्ट्रोस्कोपी, और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी की विशेषता है । अध्ययन से पता चला स्पंज की तरह और गुना की तरह रूप नी०.९७एनबी०.०३ओ और नी०.९२एनबी०.०८ओ निओ सतह पर, और इन नीxएनबी1-xO उत्प्रेरक के बड़े सतह क्षेत्र, थोक के साथ तुलना में निओ. १७३ मीटर2/g की अधिकतम सतह क्षेत्र एनआई०.९२एनबी०.०८ओ उत्प्रेरक के लिए प्राप्त किया जा सकता है । इसके अलावा, संश्लेषित नी०.९२एनबी०.०८ओ उत्प्रेरक का उपयोग कर lignin-व्युत्पन्न यौगिकों के उत्प्रेरक hydroconversion जांच की गई है ।
Introduction
नैनोकंपोजिट की तैयारी विभिंन क्षेत्र में अपने महत्वपूर्ण आवेदन के कारण बढ़ती ध्यान प्राप्त हुआ है । एनआई-एनबी-ओ मिश्रित ऑक्साइड नैनोकणों तैयार करने के लिए,1,2,3,4,5,6 विभिन्न तरीकों शुष्क मिश्रण विधि के रूप में विकसित किया गया है,7, 8 वाष्पीकरण विधि,9,10,11,12,13 सोल जेल विधि,14 थर्मल अपघटन विधि,15 और ऑटो दहन । 16 में एक ठेठ वाष्पीकरण विधि9, धातु पुरोगामी, निकेल नाइट्रेट hexahydrate और अमोनियम नाइओबियम oxalate की उचित मात्रा में युक्त जलीय समाधान ७० डिग्री सेल्सियस पर गरम किया गया । विलायक और आगे सुखाने और calcination के हटाने के बाद, मिश्रित ऑक्साइड प्राप्त किया गया था । ये ऑक्साइड उत्प्रेरक उत्कृष्ट उत्प्रेरक गतिविधि और selectivity के ऑक्सीडेटिव हाइड्रोजनीकरण (ओढ) की दिशा में प्रदर्शन, जो इलेक्ट्रॉनिक और संरचनात्मक reनाइओबियम cations के निओ जाली में से प्रेरित पुनर्व्यवस्था से संबंधित है . 11 एनबी के सम्मिलन काफी electrophilic ऑक्सीजन प्रजातियों, जो एतान12के ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के लिए जिंमेदार है कम हो जाती है । एक परिणाम के रूप में, इस पद्धति के एक्सटेंशन मिश्रित नी मुझे-ओ आक्साइड के विभिंन प्रकार की तैयारी पर किया गया है, जहां मुझे = ली, एमजी, अल, Ga, तिवारी और टा । 13 यह पाया गया है कि धातु dopants की भिन्नता निओ के unselection और electrophilic ऑक्सीजन कण को बदल सकता है, इस प्रकार व्यवस्थित ओढ गतिविधि और selectivity की ओर एतान । हालांकि, आम तौर पर इन आक्साइड की सतह क्षेत्र अपेक्षाकृत छोटा है (< १०० m2/g), विस्तारित चरण पृथक्करण और बड़े नायब2ओ5 crystallites के गठन के कारण, और इस प्रकार अंय उत्प्रेरक में उनके उपयोग में बाधा अनुप्रयोगों.
सूखी मिश्रण विधि, भी ठोस राज्य पीस विधि के रूप में जाना जाता है, मिश्रित ऑक्साइड उत्प्रेरक तैयार करने के लिए एक और आमतौर पर इस्तेमाल किया विधि है । उत्प्रेरक सामग्री एक विलायक मुक्त रास्ते में प्राप्त कर रहे है के बाद से, इस विधि मिश्रित ऑक्साइड की तैयारी के लिए एक होनहार हरे और टिकाऊ विकल्प प्रदान करता है । इस विधि द्वारा प्राप्त उच्चतम सतह क्षेत्र १७२ एम2/g एनआई८०एनबी20 के लिए २५० डिग्री सेल्सियस के calcination तापमान पर है । 8 तथापि, इस ठोस राज्य विधि विश्वसनीय नहीं है के रूप में reactants अच्छी तरह से परमाणु पैमाने पर मिश्रित नहीं कर रहे हैं । इसलिए, रासायनिक सजातीयता और विशिष्ट कण आकार वितरण और आकृति विज्ञान के बेहतर नियंत्रण के लिए, एनआई-एनबी-ओ मिश्रित ऑक्साइड नैनोकणों तैयार करने के लिए अन्य उपयुक्त तरीकों अभी भी मांग की जा रही है । 7
नैनोकणों के विकास में विभिन्न रणनीतियों के बीच, रासायनिक वर्षण nanocatalysts विकसित करने के लिए होनहार तरीकों में से एक के रूप में कार्य करता है, क्योंकि यह धातु आयनों की पूरी वर्षा की अनुमति देता है । इसके अलावा, उच्च सतह क्षेत्रों के नैनोकणों सामांयतः इस पद्धति का उपयोग करके तैयार कर रहे हैं । एनआई-एनबी-ओ नैनोकणों के उत्प्रेरक गुणों में सुधार करने के लिए, हम इस के साथ साथ रासायनिक वर्षा विधि द्वारा उच्च सतह क्षेत्र के साथ नी-नायब-o मिश्रित ऑक्साइड उत्प्रेरक की एक श्रृंखला के संश्लेषण के लिए प्रोटोकॉल की रिपोर्ट । हमने दिखाया है कि एनबी: नी दाढ़ अनुपात lignin-व्युत्पंन कार्बनिक यौगिकों के hydrodeoxygenation के प्रति आक्साइड के उत्प्रेरक गतिविधि का निर्धारण करने में एक महत्वपूर्ण कारक है । उच्च एनबी के साथ: नी अनुपात ०.०८७ से ऊपर, निष्क्रिय NiNb2हे6 प्रजातियों का गठन किया गया । एनआई०.९२एनबी०.०८ओ, जो सबसे बड़ा सतह क्षेत्र (१७३ एम2/g) था, प्रदर्शन गुना nanosheets संरचनाओं की तरह है और anisole करने के लिए cyclohexane के hydrodeoxygenation की ओर सबसे अच्छा गतिविधि और selectivity दिखाया.
Protocol
Representative Results
Discussion
निकल-मैगनीज बल्क नाइओबियम ऑक्साइड नैनोकणों तैयार करने के लिए आम तरीकों में से एक रोटरी वाष्पीकरण पद्धति है. 9 रोटरी वाष्पीकरण की प्रक्रिया के दौरान विभिन्न दबाव और तापमान की स्थिति को रोजगार ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम कृतज्ञता चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी मंत्रालय के राष्ट्रीय प्रमुख अनुसंधान एवं विकास कार्यक्रम (2016YFB0600305), चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (२१५७३०३१ और २१३७३०३८), कार्यक्रम द्वारा प्रदान की वित्तीय सहायता स्वीकार करते हैं, डालियां सिटी (2016RD09) में उत्कृष्ट प्रतिभाओं के लिए और हांगकांग के प्रौद्योगिकीय एवं उच्चतर शिक्षा संस्थान (THEi SG1617105 और THEi SG1617127).
Materials
| Niobium(V) oxalate hydrate, 98% | Alfa | L04481902 | |
| Nickel nitrate hexahydrate, 99% | Aladdin | N108891 | |
| Sodium hydroxide, 98% | Aladdin | S111501 | |
| Ammonium hydroxide, 23-25% | Aladdin | A112077 | |
| Anisole, 99% | Sinopharm | 81001728 | |
| Diphenyl ether, 98% | Aladdin | D110644 | |
| Phenol, 98% | Sinopharm | 100153008 | |
| 2-Methoxyphenol, 98% | Sinopharm | 30114526 | |
| Vanillin, 99.5% | Sinopharm | 69024316 | |
| Potassium hydroxide, AR | Aladdin | P112284 | |
| N,N-Dimethylformamide, 99.5% | Sinopharm | 40016462 | |
| 2-Bromoacetophenone,98% | Aladdin | B103328 | |
| Diethyl ether,99.5% | Sinopharm | 10009318 | |
| Decane,98% | Aladdin | D105231 | |
| Dodecane,99% | Aladdin | D119697 | |
| Niobic acid | CBMM | 1313968 | |
| Heating and Drying Oven | DHG Series (shanghai jinghong laboratory instrument co. ltd) | ||
| Autoclave Reactor | CJF-0.05—0.1L (Dalian Tongda Equipment Technology Development Co., Ltd) | ||
| Tube furnace | SK2-1-10/12 (Luoyang Huaxulier Electric Stove Co., Ltd) | ||
| Heating magnetic stirrer | DF-101 (Yu Hua Instrument Co. Ltd.) | ||
| Rotary evaporator | RE-3000A (Shanghai Yarong Biochemical Instrument Factory) | ||
| Synthetic air | |||
| Hydrogen gas | |||
| Argon gas |
References
- Zhou, Y., Yang, M., Sun, K., Tang, Z., Kotov, N. A. Similar topological origin of chiral centers in organic and nanoscale inorganic structures: effect of stabilizer chirality on optical isomerism and growth of CdTe nanocrystals. J. Am. Chem. Soc. 132 (17), 6006-6013 (2010).
- Zhou, Y., et al. Optical Coupling Between Chiral Biomolecules and Semiconductor Nanoparticles: Size-Dependent Circular Dichroism Absorption. Angew. Chem. Int. Ed. 50, 11456-11459 (2011).
- Li, Z., et al. Reversible plasmonic circular dichroism of Au nanorod and DNA assemblies. J. Am. Chem. Soc. 134 (7), 3322-3325 (2012).
- Zhu, Z., et al. Manipulation of collective optical activity in one-dimensional plasmonic assembly. ACS Nano. 6 (3), 2326-2332 (2012).
- Liu, W., et al. Gold nanorod@chiral mesoporous silica core-shell nanoparticles with unique optical properties. J. Am. Chem. Soc. 135 (26), 9659-9664 (2013).
- Han, B., Zhu, Z., Li, Z., Zhang, W., Tang, Z. Conformation Modulated Optical Activity Enhancement in Chiral Cysteine and Au Nanorod Assemblies. J. Am. Chem. Soc. 136, 16104-16107 (2014).
- Rao, C. N. R., Gopalakrishnan, J. . New Directions in Solid State Chemistry. , (1989).
- Zhu, H., Rosenfeld, D. C., Anjum, D. H., Caps, V., Basset, J. -. M. Green Synthesis of Ni-Nb Oxide Catalysts for Low-Temperature Oxidative Dehydrogenation of Ethane. ChemSusChem. 8, 1254-1263 (2015).
- Heracleous, E., Lemonidou, A. A. Ni-Nb-O Mixed Oxides as Highly Active and Selective Catalysts for Ethene Production via Ethane Oxidative Dehydrogenation. Part I: Characterization and Catalytic Performance. J. Cat. 237, 162-174 (2006).
- Savova, B., Loridant, S., Filkova, D., Millet, J. M. M. Ni-Nb-O Catalysts for Ethane Oxidative Dehygenation. Appl. Catal. A. 390 (1-2), 148-157 (2010).
- Heracleous, E., Delimitis, A., Nalbandian, L., Lemonidou, A. A. HRTEM Characterization of the Nanostructural Features formed in Highly Active Ni-Nb-O Catalysts for Ethane ODH. Appl. Catal. A. 325 (2), 220-226 (2007).
- Skoufa, Z., Heracleous, E., Lemonidou, A. A. Unraveling the Contribution of Structural Phases in Ni-Nb-O mixed oxides in Ethane Oxidative Dehydrogenation. Catal. Today. 192 (1), 169-176 (2012).
- Heracleous, E., Lemonidou, A. A. Ni-Me-O Mixed Metal Oxides for the Effective Oxidative Dehydrogenation of Ethane to Ethylene – Effect of Promoting Metal Me. J. Cat. 270, 67-75 (2010).
- Zhu, H., et al. Nb Effect in the Nickel Oxide-Catalyzed Low-Temperature Oxidative Dehydrogenation of Ethane. J. Cat. 285, 292-303 (2012).
- Sadovskaya, E. M., et al. Mixed Spinel-type Ni-Co-Mn Oxides: Synthesis, Structure and Catalytic Properties. Catal. Sustain. Energy. 3, 25-31 (2016).
- Alvarez, J., et al. Ni-Nb-Based Mixed Oxides Precursors for the Dry Reforming of Methane. Top. Catal. 54, 170-178 (2011).
- Jin, S., Guan, W., Tsang, C. -. W., Yan, D. Y. S., Chan, C. -. Y., Liang, C. Enhanced hydroconversion of lignin-derived oxygen-containing compounds over bulk nickel catalysts though Nb2O5 modification. Catal. Lett. 147, 2215-2224 (2017).
- Taghavinezhad, P., Haghighi, M., Alizadeh, R. CO2/O2-oxidative dehydrogenation of ethane to ethylene over highly dispersed vanadium oxide on MgO-promoted sulfated-zirconia nanocatalyst: Effect of sulfation on catalytic properties and performance. Korean J. Chem. Eng. 34 (5), 1346-1357 (2017).
- Muralidharan, G., Subramanian, L., Nallamuthu, S. K., Santhanam, V., Kumar, S. Effect of Reagent Addition Rate and Temperature on Synthesis of Gold Nanoparticles in Microemulsion Route. Ind. Eng. Chem. Res. 50 (14), 8786-8791 (2011).
- Sosa, Y. D., Rabelero, M., Treviño, M. E., Saade, H., López, R. G. High-Yield Synthesis of Silver Nanoparticles by Precipitation in a High-Aqueous Phase Content Reverse Microemulsion. J. Nanomater. , 1-6 (2010).
- Morterra, C., Cerrato, G., Pinna, F. Infrared spectroscopic study of surface species and of CO adsorption: a probe for the surface characterization of sulfated zirconia catalysts. Spectrochim. Acta. A Molecul. Biomolecul. Spectrosc. 55, 95-107 (1998).
- Yang, F., Wang, Q., Yan, J., Fang, J., Zhao, J., Shen, W. Preparation of High Pore Volume Pseudoboehmite Doped with Transition Metal Ions through Direct Precipitation Method. Ind. Eng. Chem. Res. 51 (47), 15386-15392 (2012).
- Saleh, R., Djaja, N. F. Transition-metal-doped ZnO nanoparticles: Synthesis, characterization and photocatalytic activity under UV light. Spectrochim. Acta. A Molecul. Biomolecul. Spectrosc. 130, 581-590 (2014).
- Ertis, I. F., Boz, I. Synthesis and Characterization of Metal-Doped (Ni, Co, Ce, Sb) CdS Catalysts and Their Use in Methylene Blue Degradation under Visible Light Irradiation. Modern Research in Catalysis. 6, 1-14 (2017).
- Jin, S., et al. Cleavage of Lignin-Derived 4-O-5 Aryl Ethers over Nickel Nanoparticles Supported on Niobic Acid-Activated Carbon Composites. Ind. Eng. Chem. Res. 54 (8), 2302-2310 (2015).
- Rojas, E., Delgado, J. J., Guerrero-Pérez, M. O., Bañares, M. A. Performance of NiO and Ni-Nb- O Active Phases during the Ethane Ammoxidation into Acetonitrile. Catal. Sci. Technol. 3 (12), 3173-3182 (2013).
- Lee, S. -. H., et al. Raman Spectroscopic Studies of Ni-W Oxide Thin Films. Solid State Ionics. 140 (1), 135-139 (2001).
- Mondal, A., Mukherjee, D., Adhikary, B., Ahmed, M. A. Cobalt nanoparticles as recyclable catalyst for aerobic oxidation of alcohols in liquid phase. J. Nanopart. Res. 18 (5), 1-12 (2016).
- Wang, K., Yang, L., Zhao, W., Cao, L., Sun, Z., Zhang, F. A facile synthesis of copper nanoparticles supported on an ordered mesoporous polymer as an efficient and stable catalyst for solvent-free sonogashira coupling Reactions. Green Chem. 19, 1949-1957 (2017).
- Song, Y., et al. High-Selectivity Electrochemical Conversion of CO2 to Ethanol using a Copper Nanoparticle/N-Doped Graphene Electrode. Chemistry Select. 1, 6055-6061 (2016).
