Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Loại bỏ ligand từ các tinh thể nano hỗ trợ bằng phương pháp điều trị ozon ở nhiệt độ phòng và sự tiến triển của trạng thái phối trí bề mặt
Tóm tắt
Việc loại bỏ các ligand bọc trên các tinh thể nano kim loại (NCs) là điều quan trọng để nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất của các NCs được hỗ trợ. Trong nghiên cứu này, chúng tôi trình bày một phương pháp điều trị ozon ở nhiệt độ phòng để loại bỏ poly(N-vinyl-2-pyrrolidon) (PVP) và poly(alcool vinyl) (PVA) trên các NCs kim loại. Bằng phương pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier với CO là phân tử dò (CO-FTIR), sự thay đổi của các số phối trí bề mặt trên các NCs Pt trong quá trình điều trị ozon và nung nhiệt được khảo sát. Một phương pháp điều trị ozon ở nhiệt độ phòng được sử dụng để loại bỏ PVP trên các NCs Pt và PVA trên các NCs Au. So với nung nhiệt, điều trị ozon có thể duy trì kích thước hạt của Pt và Au. CO-FTIR được sử dụng để đặc trưng hóa sự phát triển của trạng thái phối trí bề mặt của các NCs Pt trong quá trình điều trị ozon hoặc nung nhiệt. Chỉ có những thay đổi nhỏ xảy ra ở số lượng phối trí của Pt trong quá trình điều trị ozon, trong khi một tỷ lệ đáng kể các vị trí phối trí tốt (WC; hành lang) hình thành trong quá trình nung nhiệt. Phương pháp điều trị ozon có lợi trong việc duy trì kích thước và trạng thái phối trí bề mặt của các NCs kim loại trong quá trình loại bỏ ligand để điều tra thêm về mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất.
Từ khóa
#Ozon #tinh thể nano #ligand #trạng thái phối trí #quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier #polyvinyl alcohol #polyvinylpyrrolidoneTài liệu tham khảo
Aliaga C, Park JY, Yamada Y, Lee HS, Tsung C, Yang P, Somorjai GA (2009) Sum frequency generation and catalytic reaction studies of the removal of organic capping agents from Pt nanoparticles by UV−Ozone treatment. J Phys Chem C 113:6150–6155. https://doi.org/10.1021/jp8108946
An K, Somorjai GA (2012) Size and shape control of metal nanoparticles for reaction selectivity in catalysis. ChemCatChem 4:1512–1524. https://doi.org/10.1002/cctc.201200229
Ansar SM, Ameer FS, Hu W, Zou S, Pittman CU, Zhang D (2013) Removal of molecular adsorbates on gold nanoparticles using sodium borohydride in water. Nano Lett 13:1226–1229. https://doi.org/10.1021/nl304703w
Blavo SO, Qayyum E, Baldyga LM, Castillo VA, Sanchez MD, Warrington K, Barakat MA, Kuhn JN (2013) Verification of organic capping agent removal from supported colloidal synthesized Pt nanoparticle catalysts. Top Catal 56:1835–1842. https://doi.org/10.1007/s11244-013-0120-4
Blout ER, Karplus R (1948) The infrared spectrum of polyvinyl alcohol. J Am Chem Soc 70:862–864. https://doi.org/10.1021/ja01182a504
Blyholder G (1964) Molecular orbital view of chemisorbed carbon monoxide. J Phys Chem 68:2772–2777. https://doi.org/10.1021/j100792a006
Borodko Y, Habas SE, Koebel M, Yang PD, Frei H, Somorjai GA (2006) Probing the interaction of poly(vinylpyrrolidone) with platinum nanocrystals by UV - Raman and FTIR. J Phys Chem B 110:23052–23059. https://doi.org/10.1021/jp063338
Cargnello M (2019) Colloidal nanocrystals as building blocks for well-defined heterogeneous catalysts. Chem Mater 31:576–596. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b04533
Cargnello M, Chen C, Diroll BT, Doan-Nguyen VVT, Gorte RJ, Murray CB (2015) Efficient removal of organic ligands from supported nanocrystals by fast thermal annealing enables catalytic studies on well-defined active phases. J Am Chem Soc 137:6906–6911. https://doi.org/10.1021/jacs.5b03333
Crespo-Quesada M, Andanson JM, Yarulin A, Lim B, Xia YN, Kiwi-Minsker L (2011) UV-ozone cleaning of supported poly(vinylpyrrolidone)-stabilized palladium nanocubes: Effect of stabilizer removal on morphology and catalytic behavior. Langmuir 27:7909–7916. https://doi.org/10.1021/la201007m
de Me Norval L, Chaqroune A, Coq B, François Figueras A (1997) Characterization of mono- and bi-metallic platinum catalysts using CO FTIR spectroscopy size effects and topological segregation. J Chem Soc Faraday Trans 93:3715–3720. https://doi.org/10.1039/a702174g
Hadjiivanov KI, Vayssilov GN (2002) Characterization of oxide surfaces and zeolites by carbon monoxide as an IR probe molecule. Adv Catal 47:307–511
Kale MJ, Christopher P (2016) Utilizing quantitative in situ FTIR spectroscopy to identify well-coordinated Pt atoms as the active site for CO oxidation on Al2O3 supported Pt catalysts. ACS Catal 6:5599–5609. https://doi.org/10.1021/acscatal.6b01128
Kilmartin J, Sarip R, Grau-Crespo R, Di Tommaso D, Hogarth G, Prestipino C, Sankar G (2012) Following the creation of active gold nanocatalysts from phosphine-stabilized molecular clusters. ACS Catal 2:957–963. https://doi.org/10.1021/cs2006263
Konuspayeva Z, Afanasiev P, Nguyen TS, Di Felice L, Morfin F, Nguyen NT, Nelayah J, Ricolleau C, Li ZY, Yuan J, Berhault G, Piccolo L (2015) Au-Rh and Au-Pd nanocatalysts supported on rutile titania nanorods: Structure and chemical stability. Phys Chem Chem Phys 17:28112–28120. https://doi.org/10.1039/c5cp00249d
Krimm S, Liang CY, Sutherland GBBM (1956) Infrared spectra of high polymers. V. Polyvinyl alcohol. J Polym Sci 22:227–247. https://doi.org/10.1002/pol.1956.1202210106
Kuhn JN, Tsung C, Huang WY, Somorjai GA (2009) Effect of organic capping layers over monodisperse platinum nanoparticles upon activity for ethylene hydrogenation and carbon monoxide oxidation. J Catal 265:209–215. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2009.05.001
Li DG, Wang C, Tripkovic D, Sun SH, Markovic NM, Stamenkovic VR (2012) Surfactant removal for colloidal nanoparticles from solution synthesis: the effect on catalytic performance. ACS Catal 2:1358–1362. https://doi.org/10.1021/cs300219j
Liu AN, Liu X, Liu LC, Pu Y, Guo K, Tan W, Gao S, Luo YD, Yu SH, Si R, Shan B, Gao F, Dong L (2019) Getting insights into the temperature-specific active sites on platinum nanoparticles for CO oxidation: A combined in situ spectroscopic and ab initio density functional theory study. ACS Catal 9:7759–7768. https://doi.org/10.1021/acscatal.9b02552
Lopez-Sanchez JA, Dimitratos N, Hammond C, Brett GL, Kesavan L, White S, Miedziak P, Tiruvalam R, Jenkins RL, Carley AF, Knight D, Kiely CJ, Hutchings GJ (2011) Facile removal of stabilizer-ligands from supported gold nanoparticles. Nat Chem 3:551–556. https://doi.org/10.1038/nchem.1066
Mazumder V, Sun S (2009) Oleylamine-mediated synthesis of Pd nanoparticles for catalytic formic acid oxidation. J Am Chem Soc 131:4588–4589. https://doi.org/10.1021/ja9004915
Meira DM, Ribeiro RU, Mathon O, Pascarelli S, Bueno JMC, Zanchet D (2016) Complex interplay of structural and surface properties of ceria on platinum supported catalyst under water gas shift reaction. Appl Catal B Environ 197:73–85. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.04.025
Naresh N, Wasim FGS, Ladewig BP, Neergat M (2013) Removal of surfactant and capping agent from Pd nanocubes (Pd-NCs) using tert-butylamine: Its effect on electrochemical characteristics. J Mater Chem A 1:8553–8559. https://doi.org/10.1039/c3ta11183k
Rioux RM, Song H, Hoefelmeyer JD, Yang P, Somorjai GA (2005) High-surface-area catalyst design: Synthesis, characterization, and reaction studies of platinum nanoparticles in mesoporous SBA-15 silica†. J Phys Chem B 109:2192–2202. https://doi.org/10.1021/jp048867x
Sonstrom P, Arndt D, Wang X, Zielasek V, Baumer M (2011) Ligand capping of colloidally synthesized nanoparticles--a way to tune metal-support interactions in heterogeneous gas-phase catalysis. Angew Chem Int Ed 50:3888–3891. https://doi.org/10.1002/anie.201004573
Vig JR (1985) UV/ozone cleaning of surfaces. J Vac Sci Technol A 3:1027–1034. https://doi.org/10.1116/1.573115
Wang ZL, Petroski JM, Green TC, El-Sayed MA (1998) Shape transformation and surface melting of cubic and tetrahedral platinum nanocrystals. J Phys Chem B 102:6145–6151. https://doi.org/10.1021/jp981594j
Wang Y, Ren JW, Deng K, Gui LL, Tang YQ (2000) Preparation of tractable platinum, rhodium, and ruthenium nanoclusters with small particle size in organic media. Chem Mater 12:1622–1627. https://doi.org/10.1021/cm0000853
Yu R, Song H, Zhang XF, Yang PD (2005) Thermal wetting of platinum nanocrystals on silica surface. J Phys Chem B 109:6940–6943. https://doi.org/10.1021/jp050973r
Zhang J, Wang H, Wang L, Ali S, Wang CT, Wang LX, Meng XJ, Li B, Su DS, Xiao FS (2019) Wet-chemistry strong metal-support interactions in titania-supported Au catalysts. J Am Chem Soc 141:2975–2983. https://doi.org/10.1021/jacs.8b10864
Zhong RY, Sun KQ, Hong YC, Xu BQ (2014) Impacts of organic stabilizers on catalysis of Au nanoparticles from colloidal preparation. ACS Catal 4:3982–3993. https://doi.org/10.1021/cs501161c
Zhong RY, Yang JW, Hu Z, Xu BQ (2019) Removal of residual poly(vinylpyrrolidone) from gold nanoparticles immobilized on SiO2 by ultraviolet-ozone treatment. ACS Appl Nano Mater 2:5720–5729. https://doi.org/10.1021/acsanm.9b01197