Diese Arbeit wurde von der School of Chemical Engineering, Purdue University unterstützt. Die Nutzung der Advanced Photon Source wurde vom US Department of Energy, Office of Basic Energy Sciences, unter Vertrag Nr. DE-AC02-06CH11357. MRCAT-Operationen, Strahllinie 10-BM werden vom Department of Energy und den MRCAT-Mitgliedsinstituten unterstützt. Die Autoren bestätigen auch die Verwendung von Strahllinie 11-ID-C. Wir danken Evan Wegener für die experimentelle Unterstützung beim XAS.

1. Synthese von unterstützten 2 nm Pt-Cu-Bimetall-Nanopartikel-Katalysatoren <ol><li> Herstellung der Metallvorläuferlösung <ol><li> 0,125 g Kupfernitrat-Trihydrat (Cu (NO 3 ) 2 · 3H 2 O) in 1 ml Wasser auflösen, um eine himmelblaue Lösung zu erhalten. Achtung: Beim Umgang mit Chemikalien Schutzhandschuhe verwenden. </li><li> Ammoniak tropfenweise der Kupfernitratlösung zugeben, wobei dunkelblaue Präzipitate von Kupferhydroxid entstehen. Achtung: Verwenden Sie eine Dunstabzugshaube für die Handhabung von Basen und flüchtigen Chemikalien. </li><li> Halten Sie das Ammoniak zu, bis sich die dunkelblauen Präzipitate auflösen, um eine dunkelblaue Lösung und den pH&gt; 10 zu bilden. </li><li> Füge 0,198 g Tetraamminplatinnitrat ((NH 3 ) 4 Pt (NO 3 ) 2 ) zu der Lösung und zusätzlichem Wasser hinzu, so daß das Gesamtvolumen der Lösung 3,5 ml beträgt. Fügen Sie gegebenenfalls zusätzlichen Ammoniak hinzu, um den pH-Wert der Lösung größer als 10 zu halten. </li><li> Die Lösung auf 70 ° C erhitzen, bis alle Tetraaminplatinnitrat-Salze in der Lösung gelöst sind. Lassen Sie die Lösung auf RT abkühlen. </li></ol></li><li> Co-Imprägnierung der Metallvorläuferlösung <ol><li> Vor der Katalysatorherstellung das imprägnierende Porenvolumen des Siliciumdioxidträgers bestimmen. Ziehen Sie sorgfältig etwa 5 g trockenes Siliciumdioxid in eine Gewichtungsschale. Beim Mischen wird H 2 O tropfenweise zugegeben, bis das Siliciumdioxid vollständig nass ist, aber ohne überschüssige Lösung. Die Nasskieselsäure wieder aufwärmen. Teilen Sie das Gramm des hinzugefügten Wassers mit dem Gramm der Probe, um das Porenvolumen zu berechnen. </li><li> Füge der gelösten Metallvorläuferlösung einige Tropfen zu einer Zeit zu 5 g hochporösem Siliciumdioxid (SiO 2 ) in einer keramischen Verdampfungsschale hinzu und rühre sanft auf, um die Partikel aufzubrechen, die zusammenhalten, um eine homogene Verteilung der Lösung zu erreichen. HINWEIS: Das weiße Siliciumdioxid wird dunkelblau, sobald es alle 3,5 ml Metallvorläuferlöslösung adsorbiertN. <ol><li> Stellen Sie sicher, dass die Textur der Siliciumdioxid-Partikel wie die von trockenem Sand bleibt. Vermeiden Sie die Akkumulation von überschüssiger Lösung während der Imprägnierung. </li></ol></li><li> Den imprägnierten Pt-0,7Cu / SiO 2 -Katalysatorvorläufer in einen Trockenofen geben und bei 125 ° C / N trocknen. </li></ol></li><li> Kalzinierung und Reduktion <ol><li> Calcinieren Sie den Katalysator in einem Ofen bei 250 ° C mit einer 5 ° C / min Rampenzahl in Luft für 3 h. HINWEIS: Die Kalzinierung bei höheren Temperaturen führt in der Regel zu größeren Pt-Nanopartikeln. </li><li> Legen Sie eine 2-cm-Schicht Quarzwolle in die Mitte eines 1 &quot;Quarzrohrreaktors und laden Sie den kalzinierten Pt-0,7Cu / SiO 2 -Katalysator in den Schlauch durch einen Plastik-Trichter. Legen Sie den Schlauch in einen kolbenhochtemperaturprogrammierten Ofen. </li><li> Nach dem Spülen des Röhrchens mit N 2 für 5 min bei RT beginnen wir, H 2 (bei RT) mit der gleichen Strömungsrate wie N 2 (100 ccm) zu fließen, um die Pt-0,7Cu /SiO 2 -Katalysator. </li><li> Erhöhen Sie die Temperatur auf 150 ° C mit einer 5 ° C / min Rampenzahl und halten Sie für 5 min. </li><li> Starten Sie das langsame Hochfahren der Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 2,5 ° C / min auf 250 ° C. Halten Sie die Temperatur für 15 min bei 25 ° C. HINWEIS: Andere Metalle können niedrigere oder höhere Reduktionsgrade erfordern. Die genaue Temperatur kann im allgemeinen durch Untersuchung von Farbveränderungen des Katalysators ( z. B. von blau nach schwarz) für Pt-Cu bestimmt werden. </li><li> Ramp auf 550 ° C (oder die Reaktionstemperatur, falls höher) bei 10 ° C / min und für 30 min aufbewahren, um die Reduktion zu vervollständigen. Mit N 2 abspülen und auf Raumtemperatur abkühlen lassen. </li><li> Entleeren Sie die Pt-0,7Cu / SiO2-Katalysatoren und lagern Sie sie in einer Durchstechflasche für zukünftige Verwendung. HINWEIS: Wiederholen Sie ähnliche Syntheseverfahren mit unterschiedlicher Menge an Cu (NO 3 ) 2 · 3H 2 O und (NH 3 ) 4 Pt (NO 3 ) 2 , um das andere Pt-X Cu / SiO 2 herzustellen </sUb&gt; Katalysatoren (X = 0,7, 2,3 und 7,3 und steht für Cu: Pt-Atomverhältnisse) und Pt / SiO2-Katalysatoren. </li></ol></li></ol> 2. Propan-Dehydrierung Leistungstest <ol><li> Katalysatorbeladung <ol><li> Nehmen Sie einen 3/8 &quot;Quarzrohrreaktor und legen Sie eine 1 cm Schicht Quarzwolle gegen die Grübchen in der Mitte. Achtung: Bei der Handhabung von Quarzwolle Schutzhandschuhe verwenden, da die feinen Nadeln in die Haut eingebettet werden können. </li><li> 40 mg Pt-0,7Cu / SiO 2 -Katalysator und 960 mg des Siliciumdioxids zur Verdünnung wiegen. Mischen Sie die Partikel (1 g Gesamtgewicht) in einer leeren Durchstechflasche. </li><li> Verwenden Sie einen Kunststoff-Trichter, um die gesamte Katalysatormischung in das Reaktionsrohr zu laden. Wischen Sie die Außenwand der beiden Rohrenden mit fusselfreien Tüchern ab, um Schmutz zu entfernen, um eine gute Abdichtung mit dem O-Ring zu erhalten. </li><li> Setzen Sie die Schlauchverschraubungen auf beide Enden des Quarzreaktorrohres und befestigen Sie sie an dem mit einem Schalenofen ausgestatteten Reaktorsystem. </li></ol></li> &lt;Li&gt; Dichtheitsprüfung und Katalysatorvorbehandlung <ol><li> 50 cm 3 / min N 2 durch den Rohrreaktor einschalten. Nach 1 min schließen Sie den Kugelhahn am Reaktorausgang. Warten Sie, bis der Systemdruck auf 5 psig ansteigt. Schließen Sie den Kugelhahn am Einlass N 2 , um den N 2 -Anschlag zu stoppen und das Reaktorsystem abzudichten. </li><li> Warten Sie 1 Minute und notieren Sie den vom Messgerät gelesenen Druck. Wenn der Druck sinkt, öffnen Sie den Kugelhahn am Reaktorausgang, um den Druck zu lösen und die Beschläge wieder zu befestigen. Wenn nicht, öffnen Sie zuerst den Kugelhahn am Reaktorausgang, um den Druck zu lösen, bevor Sie den N 2 -Strom wieder einschalten, indem Sie den Kugelhahn an der Einlass-N 2- Leitung einschalten, um das System für 1 min zu spülen. </li><li> Fließende 50 cm 3 / min von 5% H 2 / N 2 für die Katalysatorreduktion vor dem Laufen einer Reaktion und stoppen den N 2 -Fluss. Starten Sie das Röhren auf die Reaktionstemperatur von 550 ° C, mit arAß von 10 ° C / min. Warten Sie 30 Minuten, nachdem der Ofen den Sollwert erreicht hat und lassen Sie die Systemtemperatur bei der Zieltemperatur stabilisieren. </li></ol></li><li> Propan-Dehydrierungsreaktionstest <ol><li> Starten Sie den Gaschromatographen (GC) im Reaktorsystem und wählen Sie die richtige Methode zur Gaskomponentenanalyse aus. <ol><li> Schalten Sie den Reaktor-Gasstrom zu einer Bypass-Leitung. Durchfluss 100 cm 3 / min 5% Propan / N 2 und 100 cm 3 / min 5% H 2 / N 2 . Warten Sie 1 min, damit der Propanfluss die Bypassströmung in GC als Referenzprobe stabilisiert und injiziert. </li></ol></li><li> Schalten Sie den Gasfluss zurück in die Reaktorrohrleitung, um die Reaktion zu starten und die Zeit aufzuzeichnen. </li><li> Nachdem die Reaktion 4 min lang durchgeführt wurde, injizieren Sie den Reaktorauslassgasstrom (eine GC-Probe) in den GC, um die Auslassgaskomponenteninformationen zu erhalten. Injizieren Sie alle 4 Minuten Probe und führen Sie den Test durch, bis die Umwandlung stabil ist<html> Te oder die Umwandlung ist sehr gering. </li><li> Verwenden Sie die entsprechende Peak-Analyse-Software, um jeden Peak zu analysieren. <ol><li> Klicken Sie auf die Start- und Endpunkte des Peaks. Verwenden Sie die integrierte Funktion, um den Peak-Bereich zu erhalten. Notieren Sie die Peakfläche für den Propan (C 3 H 8 ) -Reaktanten; das Propylen (C 3 H 6) Produkt; Und die Nebenprodukte Methan (CH 4 ), Ethan (C 2 H 4 ) und Ethylen (C 2 H 6 ). ANMERKUNG: Für jede Injektion wird ein GC-Muster mit mehreren Peaks erhalten, dessen Fläche sich auf die Anzahl der Mole verschiedener Gasarten bezieht. </li></ol></li><li> Umwandlung der Peak-Fläche auf die Anzahl der Mole für jede Spezies mit dem Response-Faktor. Bestimmen Sie die Propanumwandlung und die Propylenselektivität zu dem Zeitpunkt für jede Probe gemäß den folgenden Formeln: <img alt="Gleichung" src="/files/ftp_upload/56040/56040eq1.jpg" /> Ad / 56040 / 56040eq2.jpg &quot;/&gt; woher <img alt="Gleichung" src="/files/ftp_upload/56040/56040eq3.jpg" /> Ist die Umwandlung von Propan, <img alt="Gleichung" src="/files/ftp_upload/56040/56040eq4.jpg" /> Ist die Propylenselektivität, <img alt="Gleichung" src="/files/ftp_upload/56040/56040eq5.jpg" /> Ist die Anzahl der Mole von Propan, und <img alt="Gleichung" src="/files/ftp_upload/56040/56040eq6.jpg" /> Ist die Anzahl der Mole von Propylen. </li><li> Erhalten Sie den anfänglichen Umwandlungs- und Selektivitätswert bei t = 0, indem Sie die gemessene Umwandlung und die Selektivität über die Zeit im Strom mit einer exponentiellen Anpassung extrapolieren. </li></ol></li><li> Nachreaktion <ol><li> Stoppen Sie, den Reaktor zu heizen, indem Sie das Temperaturprogramm ausschalten. Schalten Sie den Gasstrom auf 10 cm 3 / min N 2 . </li><li> Schalten Sie den Gaschromatographen wieder in die Standby-Methode, um die Durchflussmenge des Trägergases zu reduzieren. </li><li> Entladen Sie den gebrauchten Katalysator aus dem Quarz-Fix-Bett-Reaktor nach dem Abkühlen aufZimmertemperatur. Sammeln Sie das Katalysatorgewicht in einem bestimmten Abfallbereich. </li></ol></li></ol> 3. Charakterisierung von Katalysatorproben <ol><li> Scanning Transmission Electron Microscopy 4 , 20 <ol><li> Legen Sie den Katalysator in einen Mörser und schleifen Sie ihn in weniger als 100 Mesh-Pulver mit einer Pistille. </li><li> 30 mg Katalysatorpulver in etwa 5 ml Isopropylalkohol in einer kleinen Durchstechflasche verteilen. Schütteln Sie die Durchstechflasche für das volle Mischen und lassen Sie dann die Durchstechflasche für 5 min sitzen, um die Ablagerung der relativ großen Teilchen zu ermöglichen. HINWEIS: Die erhaltene Suspension sollte sehr kleine Partikel von Trägerkatalysatoren enthalten. </li><li> Legen Sie ein Au TEM-Raster auf eine Verdampfungsschale. Die Schale auf 80 ° C auf einer heißen Platte erhitzen. Füge drei Tropfen der Katalysatorsuspension zum Gitter hinzu. HINWEIS: Der Isopropylalkohol verdampft schnell und hinterlässt die Katalysatorpartikel auf thE grid </li><li> Legen Sie das Gitter auf den Probenhalter für die Elektronenmikroskopie Probe Bildgebung. </li></ol></li><li> In-situ -Röntgenabsorptionsspektroskopie 3 , 4 , 19 , 20 <ol><li> Legen Sie den Katalysator in einen Mörser und schleifen Sie ihn in weniger als 100 Mesh-Pulver mit einer Pistille. Legen Sie die feinen Pulver in einen Würfelsatz und drücken Sie ihn mit den Fingern, um einen selbsttragenden Wafer zu bilden. </li><li> Legen Sie eine ~ 100 mg Probe in den Probenhalter. </li><li> Stellen Sie den Probenhalter in einen Quarzrohrreaktor und stellen Sie die Probe vor, indem Sie ihn in 50 cm 3 / min 3% H 2 / He reduzieren. </li><li> Nach dem Abkühlen auf RT das Röhrchen abdichten und auf die Synchrotron-Strahllinie übertragen, um die XAS-Daten zu sammeln. </li></ol></li><li> In-situ -Röntgenbeugung 19 , 20 <ol><li> LoDen Katalysator in einen Mörser geben und in weniger als 100 Mesh-Pulver unter Verwendung einer Pistille schleifen. </li><li> Drücken Sie einen dünnen Wafer mit einem üblichen 7 mm Durchmesser. HINWEIS: Der Würfelsatz enthält ein weibliches Stück und obere und untere männliche Stücke. <ol><li> Befestigen Sie das untere männliche Stück an der weiblichen Teil. Legen Sie die Probe auf die polierte Oberfläche des Unterteils. Bringen Sie das obere männliche Stück an und übertragen Sie den Matrizensatz in die Probenstufe der Presse. Mit entsprechender Stärke drücken. </li></ol></li><li> Entleeren Sie den Wafer und übergeben Sie ihn auf den keramischen Becher der spezialisierten Probenstufe (siehe Tabelle der Materialien ). Dichtung der Bühne und fixiere sie auf dem Probentisch auf der Strahllinie. </li><li> Reduzieren Sie die Probe durch Fließen und Rampen der Temperatur auf 550 ° C. Sammeln Sie die In-situ -Röntgenbeugungsdaten unter 3% H 2 / He-Gasstrom bei 550 ° C und nach Abkühlen auf RT 20 . </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Sattler, J. J., Ruiz-Martinez, J., Santillan-Jimenez, E., Weckhuysen, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalytic+dehydrogenation+of+light+alkanes+on+metals+and+metal+oxides.">Catalytic dehydrogenation of light alkanes on metals and metal oxides.</a> Chem. Rev. 114 (20), 10613-10653 (2014).</li><li>Childers, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modifying+structure-sensitive+reactions+by+addition+of+Zn+to+Pd.">Modifying structure-sensitive reactions by addition of Zn to Pd.</a> J Catal. 318, 75-84 (2014).</li><li>Gallagher, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+evolution+of+an+intermetallic+Pd-Zn+catalyst+selective+for+propane+dehydrogenation.">Structural evolution of an intermetallic Pd-Zn catalyst selective for propane dehydrogenation.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 28144-28153 (2015).</li><li>Wu, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pd-In+intermetallic+alloy+nanoparticles:+highly+selective+ethane+dehydrogenation+catalysts.">Pd-In intermetallic alloy nanoparticles: highly selective ethane dehydrogenation catalysts.</a> Catal Sci Technol. 6 (18), 6965-6976 (2016).</li><li>Siddiqi, G., Sun, P., Galvita, V., Bell, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalyst+performance+of+novel+Pt/Mg+(Ga)(Al)+O+catalysts+for+alkane+dehydrogenation.">Catalyst performance of novel Pt/Mg (Ga)(Al) O catalysts for alkane dehydrogenation.</a> J Catal. 274 (2), 200-206 (2010).</li><li>Passos, F. B., Aranda, D. A., Schmal, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+and+catalytic+activity+of+bimetallic+Pt-In/Al+2+O+3+and+Pt-Sn/Al+2+O+3+catalysts.">Characterization and catalytic activity of bimetallic Pt-In/Al 2 O 3 and Pt-Sn/Al 2 O 3 catalysts.</a> J Catal. 178 (2), 478-488 (1998).</li><li>Virnovskaia, A., Morandi, S., Rytter, E., Ghiotti, G., Olsbye, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+Pt,+Sn/Mg+(Al)+O+catalysts+for+light+alkane+dehydrogenation+by+FT-IR+spectroscopy+and+catalytic+measurements.">Characterization of Pt, Sn/Mg (Al) O catalysts for light alkane dehydrogenation by FT-IR spectroscopy and catalytic measurements.</a> J Phys Chem C. 111 (40), 14732-14742 (2007).</li><li>Jablonski, E., Castro, A., Scelza, O., De Miguel, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Ga+addition+to+Pt/Al+2+O+3+on+the+activity,+selectivity+and+deactivation+in+the+propane+dehydrogenation.">Effect of Ga addition to Pt/Al 2 O 3 on the activity, selectivity and deactivation in the propane dehydrogenation.</a> Appl Catal A. 183 (1), 189-198 (1999).</li><li>Galvita, V., Siddiqi, G., Sun, P., Bell, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ethane+dehydrogenation+on+Pt/Mg+(Al)+O+and+PtSn/Mg+(Al)+O+catalysts.">Ethane dehydrogenation on Pt/Mg (Al) O and PtSn/Mg (Al) O catalysts.</a> J Catal. 271 (2), 209-219 (2010).</li><li>Shen, J., Hill, J. M., Watwe, R. M., Spiewak, B. E., Dumesic, 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=Microcalorimetric,+infrared+spectroscopic,+and+DFT+studies+of+ethylene+adsorption+on+Pt/SiO2+and+Pt-Sn/SiO2+catalysts.">Microcalorimetric, infrared spectroscopic, and DFT studies of ethylene adsorption on Pt/SiO2 and Pt-Sn/SiO2 catalysts.</a> J Phys Chem B. 103 (19), 3923-3934 (1999).</li><li>Silvestre-Albero, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcalorimetric,+reaction+kinetics+and+DFT+studies+of+Pt–Zn/X-zeolite+for+isobutane+dehydrogenation.">Microcalorimetric, reaction kinetics and DFT studies of Pt–Zn/X-zeolite for isobutane dehydrogenation.</a> Catal Lett. 74 (1-2), 17-25 (2001).</li><li>Sun, P., Siddiqi, G., Vining, W. C., Chi, M., Bell, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+Pt/Mg+(In)(Al)+O+catalysts+for+ethane+and+propane+dehydrogenation.">Novel Pt/Mg (In)(Al) O catalysts for ethane and propane dehydrogenation.</a> J Catal. 282 (1), 165-174 (2011).</li><li>Sun, P., Siddiqi, G., Chi, M., Bell, A. T. <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+a+new+catalyst+Pt/Mg+(Ga)(Al)+O+for+alkane+dehydrogenation.">Synthesis and characterization of a new catalyst Pt/Mg (Ga)(Al) O for alkane dehydrogenation.</a> J Catal. 274 (2), 192-199 (2010).</li><li>Okamoto, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Phase diagrams for binary alloys. Desk handbook. , (2000).</li><li>Hamid, S. B. D. -. A., Lambert, D., Derouane, E. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dehydroisomerisation+of+n-butane+over+(Pt,+Cu)/H-TON+catalysts.">Dehydroisomerisation of n-butane over (Pt, Cu)/H-TON catalysts.</a> Catal Today. 63 (2), 237-247 (2000).</li><li>Veldurthi, S., Shin, C. -. H., Joo, O. -. S., Jung, K. -. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Promotional+effects+of+Cu+on+Pt/Al+2+O+3+and+Pd/Al+2+O+3+catalysts+during+n-butane+dehydrogenation.">Promotional effects of Cu on Pt/Al 2 O 3 and Pd/Al 2 O 3 catalysts during n-butane dehydrogenation.</a> Catal Today. 185 (1), 88-93 (2012).</li><li>Han, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Propane+dehydrogenation+over+Pt-Cu+bimetallic+catalysts:+the+nature+of+coke+deposition+and+the+role+of+copper.">Propane dehydrogenation over Pt-Cu bimetallic catalysts: the nature of coke deposition and the role of copper.</a> Nanoscale. 6 (17), 10000-10008 (2014).</li><li>Komatsu, T., Tamura, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pt+3+Co+and+PtCu+intermetallic+compounds:+promising+catalysts+for+preferential+oxidation+of+CO+in+excess+hydrogen.">Pt 3 Co and PtCu intermetallic compounds: promising catalysts for preferential oxidation of CO in excess hydrogen.</a> J Catal. 258 (2), 306-314 (2008).</li><li>Gallagher, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+diffraction+of+highly+dispersed+supported+platinum+nanoparticles.">In situ diffraction of highly dispersed supported platinum nanoparticles.</a> Catal Sci Technol. 4 (9), 3053-3063 (2014).</li><li>Ma, Z., Wu, Z., Miller, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Cu+content+on+the+bimetallic+Pt-Cu+catalysts+for+propane+dehydrogenation.">Effect of Cu content on the bimetallic Pt-Cu catalysts for propane dehydrogenation.</a> Catal Struct React. 3 (1-2), 43-53 (2017).</li><li>Richards, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Surface and nanomolecular catalysis. , (2006).</li><li>Jiao, L., Regalbuto, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+synthesis+of+highly+dispersed+noble+and+base+metals+on+silica+via+strong+electrostatic+adsorption:+I.+Amorphous+silica.">The synthesis of highly dispersed noble and base metals on silica via strong electrostatic adsorption: I. Amorphous silica.</a> J Catal. 260 (2), 329-341 (2008).</li><li>Miller, J. T., Schreier, M., Kropf, A. J., Regalbuto, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+fundamental+study+of+platinum+tetraammine+impregnation+of+silica:+2.+The+effect+of+method+of+preparation,+loading,+and+calcination+temperature+on+(reduced)+particle+size.">A fundamental study of platinum tetraammine impregnation of silica: 2. The effect of method of preparation, loading, and calcination temperature on (reduced) particle size.</a> J Catal. 225 (1), 203-212 (2004).</li><li>Wei, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+hydrogenation+of+acrolein+on+supported+silver+catalysts:+A+kinetics+study+of+particle+size+effects.">Selective hydrogenation of acrolein on supported silver catalysts: A kinetics study of particle size effects.</a> J Catal. 298, 18-26 (2013).</li><li>Ertl, G., Kn&#246;zinger, H., Sch&#252;th, F., Weitkamp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of heterogeneous catalysis: 8 volumes. , (2008).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Die in dieser Arbeit hergestellten Pt-Cu-Katalysatoren enthalten einheitliche Nanopartikel mit einer Größe von etwa 2 nm, ähnlich den für die industrielle Anwendung qualifizierten heterogenen Katalysatoren. Alle Pt- und Cu-Vorläufer bilden bimetallische Strukturen, im Gegensatz zu separaten monometallischen Partikeln. Diese Bimetall-Wechselwirkung und die kleine Teilchengröße werden durch sorgfältige Kontrolle über die Syntheseverfahren realisiert. Das Imprägnierungsverfahren nutzt die starke Elektrostatische Adsorption (SEA) zwischen Metallionen und der Oberfläche bestimmter Oxidträger 21 . Oxidmaterialien wie Siliciumdioxid haben Hydroxylgruppen auf der Oberfläche, die je nach pH-Wert protoniert oder deprotoniert werden können. Silica hat einen charakteristischen Punkt der Zero Charge (PZC) um pH = 4 22 , was bedeutet, dass die Oberfläche bei diesem pH-Wert elektronisch neutral ist. Die Oxidoberfläche würde deprotoniert und Kationen adsorbieren, wenn der pH-Wert der Lösung über seine PZC geht, während bei PH-Werte unterhalb von PZC, es würde protonieren und adsorbieren Anionen. Durch Einstellen des pH-Werts der Vorläuferlösung auf mehr als 10 durch Zugabe von Ammoniak, wie in Schritt 1.1.3 gezeigt, liegt die Lösung unter basischen Bedingungen, so dass die Siliciumdioxid-Hydroxylgruppen ausreichend deprotoniert sind und in der Lage sind, Kationen, wie Platintetraamin, stark zu adsorbieren [(NH 3 ) 4 Pt] 2+ und Kupfertetraaminkomplexe [(NH 3 ) 4 Cu] 2+ . Die elektronische Anziehung zwischen den Kationen und den deprotonierten Hydroxylgruppen verankert den Vorläufer auf dem Katalysator und die Abstoßung zwischen den Kationen hilft bei ihrer Dispersion, die beide dazu beitragen, die Agglomeration der Metallspezies bei der Kalzinierung und Reduktion zu verhindern. Die Imprägnierungsprozesse der beiden verschiedenen Metallvorläufer werden parallel durchgeführt. Im Vergleich zur sequentiellen Imprägnierung sorgt das Co-Imprägnierungsverfahren für eine gleichmäßige Verteilung der beiden Metallvorstufen in der Lösung, um sie zu maximierenMischen Die erhaltenen geträgerten Pt-Cu-Katalysatoren zeigen daher eine starke Bimetall-Wechselwirkung und es entstehen keine monometallischen Partikel. Die Imprägnierung erfolgt auch bei anfänglicher Nässe, die die Dispersion der Vorläuferlösung in den Poren des Trägeroxids durch Kapillarwirkung optimiert. Die imprägnierten Pt-Cu-Katalysatoren werden bei 250 ° C calciniert, um den an den Metallen angebrachten Liganden zu entfernen, während das Wachstum der Oxidcluster minimiert wird. Es wurde gezeigt, dass die Kalzinierungstemperatur der imprägnierten Metallvorläufer die Größe der reduzierten Metallnanopartikel 23 , 24 beeinflusst . Bei Pt auf Siliciumdioxid nimmt die Teilchengröße mit steigender Temperatur zu, und Temperaturen nahe 250 ° C sind notwendig, um kleine Nanopartikel zu ergeben. Die optimale Kalzinierungstemperatur ist für andere Metalle und Stützen unterschiedlich. Bei der Reduktion der Pt-Cu-Katalysatoren, einer hohen H 2 -Fließrate und einer langsamen rAmpere-Rate werden bei etwa der Reduktionstemperatur von Pt verwendet, um schnell das während der Reduktion gebildete Wasser zu entfernen, wodurch das Wachstum des Metallkerns unterdrückt wird. Das Ziel ist es, die Temperatur bis knapp unter dem Punkt zu erhöhen, wo eine schnelle Reduktion auftritt, um das Metalloxid langsam zu reduzieren, während das bei der Reduktion gebildete Wasser schnell entfernt wird. Daher ist es wichtig, sich langsam der Reduktion zu nähern und bei dieser Temperatur für eine ausreichende Zeit zu halten, während das Wasser unter hohem Durchfluss entfernt wird. Einmal reduziert, kann die Temperatur schnell auf die Reaktionstemperatur erhöht werden. Es ist wichtig, die Gesamtheit der Katalysatoren auf die höchste Temperatur zu reduzieren, die sie während des Reaktionszustandes ausgesetzt werden, so daß sie bei der Reaktion nicht mehr durch das Sintern gehen. Einmal reduziert, wird die Luftbelastung bei Raumtemperatur die Partikeloberfläche, aber nicht das gesamte Partikel oxidieren. Eine weitere Reibung ergibt fast die gleiche Teilchengröße. Wenn also das ganze Teilchen iS reduziert, wird die Größe für jede Analyse festgelegt ( dh die Partikelgröße für Kinetik, Infrarot (IR) -Spektroskopie, XAS, XRD, etc. wird identisch sein). Das gesamte Katalysatorsyntheseprotokoll ist auch auf die Herstellung von anderen Metallkatalysatoren anwendbar, die in verschiedenen Anwendungen 25 verwendet werden , um starke Bimetall-Wechselwirkungen zu erhalten, und kleinere oder grßere Teilchengrßen können durch eine geringfügige Modifikation des Protokolls erhalten werden. In situ wurde das Synchrotron XRD durchgeführt, um die Kristallstruktur der 2-nm-Pt-Cu-Nanopartikel zu untersuchen. Für gestützte Nanopartikel unter 3 nm Größe ist die Beugung sehr schwierig, mit dem Laborinstrument 19 zu messen. Die Beugungspeaks sind aufgrund der begrenzten Wiederholung von Einheitszellen stark verbreitert und sehr intensiv. Darüber hinaus ist die Metallbeladung von geträgerten Metallkatalysatoren typischerweise niedrig (≤ 5%), was das Beugungssignal weiter senkt.Darüber hinaus liegt ein großer Teil der Atome an der Partikeloberfläche (nahezu 50% für 2 nm Nanopartikel) und wird bei der Messung an Luft oxidiert. Um also aussagekräftige strukturelle Informationen zu erhalten, muss die Beugung in situ unter Verwendung eines Hochfluss-Röntgenstrahls gesammelt werden, typischerweise nur mit einem Synchrotron verfügbar. In diesem Fall werden die Röntgenbeugungsmuster zunächst unter 3% H 2 / He bei 550 ° C nach der Reduktion und dann bei Raumtemperatur in der gleichen Atmosphäre nach dem Abkühlen gemessen. Die Beugungssignale aus den Metallen in den Katalysatoren aus den Rohdaten isoliert , indem das SiO 2 -Träger und Messküvette Beugungs Subtrahieren der Muster bei den gleichen Bedingungen genommen werden. Die beiden Muster zeigen die gleiche Phase, was die unveränderte Kristallstruktur der Katalysatoren bei den beiden verschiedenen Temperaturen anzeigt. In situ XRD und XAS deuten darauf hin, dass für die Pt-Cu-Katalysatoren mit zunehmendem Cu: Pt-Atomverhältnis eine Reihe von SubstitutiEine solide Lösungsstruktur mit zunehmendem Cu-Gehaltanteil gebildet wird. In einer Festlösungsstruktur werden Pt- und Cu-Atome zufällig verteilt; Daher sind die Pt-Atome nicht notwendigerweise miteinander verbunden. Jedoch wird die Isolierung von Pt-Atomen durch Cu in einem hohen Cu: Pt-Verhältnis realisiert, und das Ausmaß der Pt-Lokalisierungs-Isolierung verbessert sich, wenn der Atomprozent von Cu zunimmt. Diese Veränderung der Struktur aktiver Standorte führt zu Verbesserungen der PDH-Selektivität der Pt-Cu-Katalysatoren ( Abbildung 1C ), die die Beziehung zwischen der Standortisolation und der hohen Dehydrierungsselektivität bestätigen. Für den Pt-7.3Cu-Katalysator mit dem höchsten Cu-Gehalt werden nahezu alle Pt-Atome isoliert, wie EXAFS zeigt. Als Ergebnis bleibt die Selektivität dieses Katalysators bei variierter Anfangsumwandlung hoch (nahe bei 100%). Zusätzlich zu Änderungen in der Selektivität führt eine verbesserte Ortsisolation auch zu einer zunehmenden Menge an Cu-Nachbarn, die an die Pt-Atome gebunden sind, und elektronischÄndert die aktiven Pt-Sites. Infolgedessen steigt auch die Umschlagsrate des Katalysators für PDH mit dem Atomverhältnis von Cu: Pt ( Fig. 1D ) weiter an. Ein TOR von 0,98 s -1 für Pt-7,3Cu ist 16 mal höher als der TOR von 0,06 s -1 für monometallisches Pt und ist auch höher als die typischen TOR-Werte (0,1-0,5 s -1 ) der Pt-Sn-Katalysatoren unter Ähnliche Reaktionsbedingungen 1 . Im Manuskript haben wir eine zweckdienliche Methode zur Synthese von Bimetall-Pt-Cu-Katalysatoren sowie Leistungsuntersuchungen zur Propan-Dehydrierung und -charakterisierung gezeigt. Der Katalysator bildet eine substituierte Feststofflösungsstruktur mit einer kleinen und gleichmäßigen Teilchengröße von etwa 2 nm, die durch sorgfältige Kontrolle über die Imprägnierung, Kalzinierung und Reduktionsschritte bei der Katalysatorherstellung realisiert wird und durch fortgeschrittene in situ- Synchrotrontechniken identifiziert wird. Die Katalysatorleistung kontinuierlichY verbessert mit zunehmendem Cu: Pt-Atomverhältnis.

Propan-Dehydrierung (PDH) ist ein wichtiger Verarbeitungsschritt bei der Herstellung von Propylen, unter Ausnutzung von Schiefergas, der am schnellsten wachsenden Gasquelle im Land 1 . Diese Reaktion bricht zwei CH-Bindungen in einem Propanmolekül, um ein Propylen und molekularen Wasserstoff zu bilden. Edelmetallkatalysatoren, einschließlich Pd-Nanopartikel, weisen eine schlechte Selektivität für PDH auf, brechen die CC-Bindung zur Herstellung von Methan mit hoher Ausbeute mit der gleichzeitigen Herstellung von Koks, was zu einer Katalysatordeaktivierung führt. Jüngste Berichte zeigten, dass selektive PDH-Katalysatoren durch Zugabe von Promotoren wie Zn oder In zu Pd 2 , 3 , 4 erhalten werden konnten . Die geförderten Katalysatoren sind nahezu 100% selektiv für PDH, im Gegensatz zu weniger als 50% für monometallische Pd-Nanopartikel der gleichen Größe. Die große Verbesserung der Selektivität wurde der Bildung von PdZn oder PdIn intermetallischen Verbindungen zugeschrieben(IMC) Strukturen auf der Katalysatoroberfläche. Die geordnete Anordnung von zwei verschiedenen Atomtypen in den IMCs isolierte die Pd-aktiven Stellen geometrisch mit nichtkatalytischen Zn- oder In-Atomen, die die von einem Ensemble (Gruppe) benachbarten Pd-aktiven Stellen katalysierten Nebenreaktionen ausschalteten. Platin hat die höchste intrinsische Selektivität unter Edelmetallen für die Propan-Dehydrierung, ist aber für den kommerziellen Gebrauch noch nicht zufriedenstellend 1 . Typischerweise wird Sn, Zn, In oder Ga als Promotor für Pt 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 zugegeben. Basierend auf der Idee, dass die geometrische aktive Standortisolation zu hoher Selektivität beiträgt, kann jedes nichtkatalytische Element, das eine Legierung bildet,Struktur mit Pt, wie Cu, sollte auch potentiell die Katalysatorleistung fördern 14 . Mehrere frühere Studien deuten darauf hin, dass die Zugabe von Cu tatsächlich die PDH-Selektivität der Pt-Katalysatoren 15 , 16 , 17 , 18 verbesserte. Trotzdem wurde kein direkter Beweis vorgelegt, um festzustellen, ob Pt und Cu bimetallische Nanopartikel oder geordnete Strukturen bilden, was für das Verständnis der Werbewirkung von Cu entscheidend ist. Im Binärphasendiagramm von Pt-Cu sind zwei verschiedene Strukturtypen über einen breiten Zusammensetzungsbereich möglich 16 , 18 : intermetallische Verbindung, bei der Pt und Cu jeweils spezifische Kristallstellen einnehmen und eine feste Lösung, in der Cu zufällig in der Pt Gitter. IMCs bilden sich bei niedriger Temperatur und verwandeln sich in feste Lösung bei etwa 600 - 800 ° C für Schüttgüter dh 550 ° C) niedriger sein. Daher ist es wichtig, die Atomordnung von Pt-Cu unter Reaktionsbedingungen zu untersuchen. Für gestützte Nanopartikel mit kleinen Partikelgrößen ist es sehr schwierig, mit Laborinstrumenten sinnvolle Strukturinformationen zu erhalten 19 . Die begrenzte Wiederholung von Einheitszellen führt zu sehr breiten Beugungspeaks mit sehr geringen Intensitäten. Wegen des hohen Anteils an Oberflächenatomen in Nanopartikeln von 1 - 3 nm, die in Luft oxidiert werden, muss die Beugung in situ unter Verwendung eines Hochfluss-Röntgenstrahls gesammelt werden, der typischerweise mit Synchrotrontechniken erhältlich ist. Die zuvor berichteten Pt-Cu-PDH-Katalysatoren waren alle größer als 5 nm in den Größen 15 , 16 , 17 , 18 Jedoch für Edelmetall - Nanopartikel - Katalysatoren, gibt es immer einen starken Wunsch katalytische Aktivität pro Einheitskosten zu maximieren , indem Katalysatoren mit hohen Dispersionen (typischerweise um oder weniger als 2 nm in der Größe) 19 zu synthetisieren. Obwohl die Herstellung von Bimetall-Nanopartikeln dieser Größe durch Standardimprägnierungsverfahren möglich ist, ist eine rationale Kontrolle über die Verfahren notwendig. Die Metallvorstufen, der pH-Wert der Imprägnierlösung und der Trägertyp müssen gesteuert werden, um die Verankerung der Metallspezies auf hochflächige Träger zu optimieren. Die nachfolgenden Kalzinierungs- und Reduktionswärmebehandlungen sollten auch sorgfältig kontrolliert werden, um das Wachstum der metallischen Nanopartikel zu unterdrücken. Dieser Artikel umfasst das Protokoll für die Synthese von unterstützten 2 nm Pt-Cu-Bimetall-Nanopartikel-Katalysatoren und für die Prüfung ihrer Propan-Dehydrierungsleistung. Die Struktur der Katalysatoren wird durch Scannen T untersuchtRangeing-Electron-Mikroskopie (STEM), In-situ- Synchrotron-Röntgen-Absorptionsspektroskopie (XAS) und In-situ- Synchrotron-Röntgenbeugung (XRD), die die verbesserte Katalysatorleistung bei der Einführung von Cu erleichtern.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="988">
	<tbody>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:399px;">1 inch quartz tube reactor&#160;</td>
			<td style="width:195px;">Quartz Scientific</td>
			<td style="width:228px;">Processed by glass blower</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">drying oven&#160;</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:228px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">calcination Furnace</td>
			<td style="width:195px;">Thermo Sciencfic</td>
			<td style="width:228px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">clam-shell temperature programmed furnace&#160;</td>
			<td style="width:195px;">Applied Test System</td>
			<td style="width:228px;">Custom made</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:399px;">propane dehydorgenation performance evaluation system</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:228px;">Homemade</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">gas chromatography</td>
			<td style="width:195px;">Hewlett-Packard</td>
			<td style="width:228px;">Model 7890</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">TEM grid</td>
			<td style="width:195px;">TedPella</td>
			<td style="width:228px;">01824G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">pellet press</td>
			<td style="width:195px;">International Crystal Lab</td>
			<td style="width:228px;">0012-8211</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:399px;">die set</td>
			<td style="width:195px;">International Crystal Lab</td>
			<td style="width:228px;">0012-189</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">Linkam Sample Stage</td>
			<td style="width:195px;">Linkam Scientific</td>
			<td style="width:228px;">Model TS1500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">copper nitrate trihydrgate</td>
			<td style="width:195px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:228px;">61197</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:399px;">tetraammineplatinum nitrate&#160;</td>
			<td style="width:195px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:228px;">278726</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">ammonia&#160;</td>
			<td style="width:195px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:228px;">294993</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">silica</td>
			<td style="width:195px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:228px;">236802</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">isopropyl alcohol</td>
			<td style="width:195px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:228px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:399px;">balance</td>
			<td style="width:195px;">Denver Instrument Company</td>
			<td style="width:228px;">A-160</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">spatulas</td>
			<td style="width:195px;">VWR</td>
			<td style="width:228px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:399px;">ceramic and glass evaporating dishes, beakers</td>
			<td style="width:195px;">VWR</td>
			<td style="width:228px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">heating plate</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:228px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">kimwipe papers</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:228px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">mortar and pestle</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:228px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">quartz wool&#160;</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:228px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:399px;">Swagelok tube fittings&#160;</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:228px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis and testing of supported pt-cu solid solution nanoparticle catalysts for propane dehydrogenation

Ein zweckmäßiges Verfahren zur Synthese von bimetallischen Pt-Cu-Katalysatoren und Leistungsprüfungen zur Propan-Dehydrierung und -charakterisierung wird hier gezeigt. Der Katalysator bildet eine substituierte feste Lösungsstruktur mit einer kleinen und gleichmäßigen Teilchengröße von etwa 2 nm. Dies wird durch eine sorgfältige Kontrolle über die Imprägnierungs-, Kalzinierungs- und Reduktionsschritte während der Katalysatorherstellung realisiert und durch fortgeschrittene in situ- Synchrotrontechniken identifiziert. Die Katalysator-Propan-Dehydrierungsleistung verbessert sich kontinuierlich mit zunehmendem Cu: Pt-Atomverhältnis.

Die Propylenselektivität gegenüber der Zeit für Pt- und Pt-Cu-Katalysatoren, gemessen bei einer anfänglichen Propanumwandlung von etwa 20%, ist in 1A dargestellt . Pt-Katalysator hat eine anfängliche Selektivität von 61%, die mit der Zeit im Strom auf etwa 82% ansteigt, wenn der Katalysator für 1h deaktiviert wird. Der Pt-0,7Cu-Katalysator zeigt eine bessere anfängliche Propylenselektivität von 72%. Bei Pt-2.3Cu- und Pt-7.3Cu-Katalysatoren erreichen ihre Anfangselektivität 90% bzw. 96% und werden mit Reaktionszeit im Strom gehalten. Fig. 1B zeigt die Änderung der anfänglichen Propylenselektivität gegenüber der anfänglichen Propanumwandlung für die Pt- und Pt-7.3Cu-Katalysatoren. Während die Selektivität der Pt-Katalysatoren bei höherer Umwandlung abnimmt, behält der Pt-7.3Cu-Katalysator bei verschiedenen Propanumwandlungen eine hohe Propylenselektivität von über 95% bei. Beim Vergleich verschiedener Katalysatoren scheint es, dass die Katalysatorselektivität incrLöst sich fast linear mit dem Gehalt an Cu in Pt-Cu-Katalysatoren, ausgedrückt in Atomprozent, wie in Fig. 1C gezeigt . Eine Erhöhung des Cu-Gehalts verbessert auch die Umsatzraten (TOR) für die Propan-Dehydrierung. Fig. 1D verschiebt die enge lineare Beziehung zwischen dem TOR und dem Katalysator-Atomverhältnis von Cu zu Pt. Die Kohlenstoffbilanz liegt bei allen Reaktionstests nahe bei 100%, obwohl während der gesamten Reaktion eine geringe Koksbildung auftritt. STEM-Bilder wurden für monometallische Pt und drei Pt-Cu-Katalysatoren mit unterschiedlichen Metallbeladungen und Cu: Pt-Verhältnissen gesammelt, wie durch Atomabsorptionsspektroskopie bestätigt. Die Teilchengrößen aller durch STEM-Bildgebung bestimmten Katalysatoren liegen zwischen 2 und 3 nm. Fig. 2A zeigt ein STEM-Bild eines Pt-2,3Cu-Katalysators, der für die anderen Proben typisch ist. Die mittlere Teilchengröße der Probe bestimmtD bis 2,2 nm, mit einer Standardabweichung von 0,4 nm. Für Pt-0,7Cu und Pt-7,3Cu sind die erhaltenen STEM-Teilchengrößen 2,5 ± 0,4 nm und 2,1 ± 0,4 nm. In situ wurde die Röntgenabsorptions-Nahkanten-Spektroskopie sowohl an den Pt- als auch an den Cu-Kanten durchgeführt, um die Valenzzustände von Pt und Cu unter ähnlichen Bedingungen wie die Reaktionsumgebung zu bestimmen. Sowohl Pt als auch Cu werden vollständig auf den metallischen Zustand reduziert. Die Größe der k 2 -gewichteten Fourier-Transformation von erweiterten Röntgenabsorptionsfeinstrukturen (EXAFS) -Spektren für Pt- und Pt-Cu-Katalysatoren an der Pt L III -Kante sind in 2B gezeigt . Bei der Pt-L III- Kante zeigt der Pt-Katalysator ein für die Pt-Pt-Streuung typisches Drei-Peak-Muster. Für Pt-0,7Cu wird die Spitzenposition des Drei-Peak-Musters verschoben, um R zu senken, was auf die Interferenz der Pt-Pt-Streuung durch eine zweite Pt-Cu-Streuung mit einem kürzeren Bindungsabstand hindeutet. Die EXAFS-Spektren von Pt-2.3Cu und Pt-7.3Cu, die cErhalten eine relativ hohe Menge an Cu, zeigen nur einen Peak, typisch für Pt-Cu-Metallstreuung. Die Veränderung des Streuungsmusters mit zunehmendem Cu: Pt-Atomverhältnis deutet auf die Bildung von Bimetall-Nanopartikeln mit zunehmendem Cu-Gehalt an. Fig. 2C zeigt ein intra-subtrahiertes In-situ- Synchrotron-Röntgenbeugungsdiagramm (XRD) von Pt- und Pt-Cu-Katalysatoren und das entsprechende simulierte XRD-Muster der identifizierten Pt-Cu-Phasen. Es wird keine Übergitterbeugung gefunden, und die Zusammensetzung der Pt-Cu-Katalysatoren unterscheidet sich von der idealen Zusammensetzung der geordneten Legierungen, was anzeigt, dass Pt und Cu eine feste Lösungsstruktur in den Pt-Cu-Katalysatoren bilden. Die Beugungspeaks der Katalysatoren mit zunehmendem Cu: Pt-Atomverhältnis verschieben sich zu höheren Winkeln und ihre normalisierten Intensitäten sinken, was bestätigt, dass die feste Lösung an Cu reicher wird. Die Zusammensetzung der festen Lösung wird aus dem Beugungsmuster unter Verwendung von<html> Braggs Gesetz und Vegards Gesetz. <img alt="Abbildung 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56040/56040fig1.jpg" /> Abbildung 1: Propan-Dehydrierung Leistung von Pt- und Pt-Cu-Katalysatoren. ( A ) Propylenselektivität gegenüber der bei 550 ° C gemessenen Zeit für die Pt (schwarze Quadrate), Pt-0,7Cu (rote Kreise), Pt-2,3Cu (blaue Dreiecke) und Pt-7.3Cu (Magenta-Down-Dreiecke) -Katalysatoren . ( B ) Propylenselektivität gegenüber Propanumwandlung, gemessen bei 550ºC für die Pt (schwarze Quadrate) und Pt-7.3Cu (Magenta-Down-Dreiecke) -Katalysatoren. ( C ) Dehydrierungsselektivität gegenüber Cu-Gehalt im Atomprozent. ( D ) Umsatzrate gegenüber dem Cu: Pt Atomverhältnis jedes Katalysators <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56040/56040fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Inhalt &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="Figur 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56040/56040fig2.jpg" /> Abbildung 2: Strukturen von Pt- und Pt-Cu-Katalysatoren. ( A ) STEM-Hochwinkel-Ringdunkelfeld (HAADF) des Pt-2.3Cu-Katalysators. ( B ) Pt L III Kantengröße der Fourier-Transformation der EXAFS von Pt (Schwarz), Pt-0,7Cu (rot), Pt-2,3Cu (blau) und Pt-7.3Cu (Magenta). ( C ) Hintergrund-subtrahiertes in situ XRD-Muster von: Pt (schwarz, fest), Pt-0,7Cu (rot, fest), Pt-2,3Cu (blau, fest) und Pt-7.3Cu (Magenta, fest) verglichen Mit dem simulierten XRD-Muster von: Masse FCC Pt (schwarz, punktiert), Pt 0,70 Cu 0,30 (rot, punktiert), Pt 0,32 Cu 0,68 (blau, punktiert) und Pt 0,13 Cu 0,87 (Magenta, punktiert). <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56040/56040fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere ve zu sehen</a>Rsion dieser Figur

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis and Testing of Supported Pt-Cu Solid Solution Nanoparticle Catalysts for Propane Dehydrogenation at JoVE.com

Synthesis and Testing of Supported Pt-Cu Solid Solution Nanoparticle Catalysts for Propane Dehydrogenation

Ein zweckmäßiges Verfahren zur Synthese von 2 nm unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Pt-Cu-Katalysatoren für die Propan-Dehydrierung wird hier beschrieben. In situ- Synchrotron-Röntgentechniken erlauben die Bestimmung der Katalysatorstruktur, die typischerweise mit Laborinstrumenten nicht erreichbar ist.

Synthese und Test von unterstützten Pt-Cu-Feststofflösungen Nanopartikelkatalysatoren für die Propan-Dehydrierung

A convenient method for the synthesis of bimetallic Pt-Cu catalysts and performance tests for propane dehydrogenation and characterization are ...

synthesis-testing-supported-pt-cu-solid-solution-nanoparticle

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

11.8K Aufrufe.  Purdue University.  Ein zweckmäßiges Verfahren zur Synthese von 2 nm unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Pt-Cu-Katalysatoren für die Propan-Dehydrierung wird hier beschrieben. In situ- Synchrotron-Röntgentechniken erlauben die Bestimmung der Katalysatorstruktur, die typischerweise mit Laborinstrumenten nicht erreichbar ist. 

Serie: Synthesis and Testing of Supported Pt-Cu Solid Solution Nanoparticle Catalysts for Propane Dehydrogenation

Combining Solid-state and Solution-based Techniques: Synthesis and Reactivity of Chalcogenidoplumbates(II or IV)

The phases of &#34;PbCh2&#34; (Ch = Se, Te) are obtained from solid-state syntheses (i.e., by the fusion of the elements under inert conditions in silica glass ampules). Reduction of such phases by elemental alkaline metals in amines affords crystalline chalcogenidoplumbate(II) salts comprised of [PbTe3]2- or [Pb2Ch3]2- anions, depending upon which sequestering agent for the cations is present: crown ethers, like 18-crown-6, or cryptands, like [2.2.2]crypt. Reactions of solutions of such anions with transition-metal compounds yield (poly-)chalcogenide anions or transition-metal chalcogenide clusters, including one with a &#181;-PbSe ligand (i.e., the heaviest-known CO homolog).
In contrast, the solid-state synthesis of a phase of the nominal composition &#34;K2PbSe2&#34; by successive reactions of the elements and by the subsequent solvothermal treatment in amines yields the first non-oxide/halide inorganic lead(IV) compound: a salt of the ortho-selenidoplumbate(IV) anion [PbSe4]4-. This was unexpected due to the redox potentials of Pb(IV) and Se(-II). Such methods can further be applied to other elemental combinations, leading to the formation of solutions with binary [HgTe2]2- or [BiSe3]3- anions, or to large-scale syntheses of K2Hg2Se3 or K3BiSe3 via the solid-state route.
All compounds are characterized by single-crystal X-ray diffraction and elemental analysis; solutions of plumbate salts can be investigated by 205Pb and 77Se or 127Te NMR techniques. Quantum chemical calculations using density functional theory methods enable energy comparisons. They further allow for insights into the electronic configuration and thus, the bonding situation. Molecular Rh-containing Chevrel-type compounds were found to exhibit delocalized mixed valence, whereas similar telluridopalladate anions are electron-precise; the cluster with the &#181;-PbSe ligand is energetically favored over a hypothetical CO analog, in line with the unsuccessful attempt at its synthesis. The stability of formal Pb(IV) within the [PbSe4]4- anion is mainly due to a suitable stabilization within the crystal lattice.

Combining Solid-state and Solution-based Techniques: Synthesis and Reactivity of ChalcogenidoplumbatesII or IV

The synthesis of chalcogenidoplumbates(II,IV) via the in situ reduction of nominal "PbCh2" (Ch = Chalcogen) and via a solid-state reaction and subsequent solvothermal reactions is presented. Additionally, reactivities of plumbate(II) solutions are portrayed, which yield the heaviest-known CO homolog known to date: the &#181;-PbSe ligand.

Solid-State-und Lösungsorientierte Techniken Kombination: Synthese und Reaktivität von Chalcogenidoplumbates (II oder IV)

The phases of &#34;PbCh2&#34; (Ch = Se, Te) are obtained from solid-state syntheses (i.e., by the fusion of the elements under inert conditions in silica ...

Forschung

Chemie

Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a technique used to measure the size distribution of polymer solutions or colloidal particles. Although this technique is widely used for the assessment of polymer solutions, it is difficult to measure the particle size in concentrated solutions due to the multiple scattering effect or strong light absorption. Therefore, the concentrated solutions should be diluted before measurement. Implementation of the confocal optical component in a dynamic light scattering microscope1 helps to overcome this barrier. Using such a microscopic system, both transparent and turbid systems can be analyzed under the same experimental setup without a dilution. As a representative example, a size distribution measurement of a temperature-responsive polymer solution was performed. The sizes of the polymer chains in an aqueous solution were several tens of nanometers at a temperature below the lower critical solution temperature (LCST). In contrast, the sizes increased to more than 1.0 &#181;m when above the LCST. This result is consistent with the observation that the solution turned turbid above the LCST.

A protocol for the direct measurement of particle size distribution in concentrated solutions using dynamic light scattering microscopy is presented.

Die Messung der Partikelgrößenverteilung in trüber Lösungen durch Dynamic Light Scattering Mikroskopie

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a ...

Protocol for the Solid-phase Synthesis of Oligomers of RNA Containing a 2'-O-thiophenylmethyl Modification and Characterization via Circular Dichroism

Solid-phase synthesis has been used to obtain canonical and modified polymers of nucleic acids, specifically of DNA or RNA, which has made it a popular methodology for applications in various fields and for different research purposes. The procedure described herein focuses on the synthesis, purification, and characterization of dodecamers of RNA 5&#39;-[CUA CGG AAU CAU]-3&#39; containing zero, one, or two modifications located at the C2&#39;-O-position. The probes are based on 2-thiophenylmethyl groups, incorporated into RNA nucleotides via standard organic synthesis and introduced into the corresponding oligonucleotides via their respective phosphoramidites. This report makes use of phosphoramidite chemistry via the four canonical nucleobases (Uridine (U), Cytosine (C), Guanosine (G), Adenosine (A)), as well as 2-thiophenylmethyl functionalized nucleotides modified at the 2&#39;-O-position; however, the methodology is amenable for a large variety of modifications that have been developed over the years. The oligonucleotides were synthesized on a controlled-pore glass (CPG) support followed by cleavage from the resin and deprotection under standard conditions, i.e., a mixture of ammonia and methylamine (AMA) followed by hydrogen fluoride/triethylamine/N-methylpyrrolidinone. The corresponding oligonucleotides were purified via polyacrylamide electrophoresis (20% denaturing) followed by elution, desalting, and isolation via reversed-phase chromatography (Sep-pak, C18-column). Quantification and structural parameters were assessed via ultraviolet-visible (UV-vis) and circular dichroism (CD) photometric analysis, respectively. This report aims to serve as a resource and guide for beginner and expert researchers interested in embarking in this field. It is expected to serve as a work-in-progress as new technologies and methodologies are developed. The description of the methodologies and techniques within this document correspond to a DNA/RNA synthesizer (refurbished and purchased in 2013) that uses phosphoramidite chemistry.

Protocol for the Solid-phase Synthesis of Oligomers of RNA Containing a 2'-O-thiophenylmethyl Modification and Characterization via Circular Dichroism

This article provides a detailed procedure on the solid-phase synthesis, purification, and characterization of dodecamers of RNA modified at the C2&#39;-O-position. UV-vis and circular dichroism photometric analyses are used to quantify and characterize structural aspects, i.e., single-strands or double-strands.

Protokoll für die Festphasensynthese von Oligomeren der RNA mit einem 2&#39;-<em&gt; O</em&gt; -thiophenylmethyl-Modifikation und Charakterisierung über Kreisdichroismus

Solid-phase synthesis has been used to obtain canonical and modified polymers of nucleic acids, specifically of DNA or RNA, which has made it a popular ...

Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully understood. We have traced the trajectories of individual nanoparticles using liquid-cell transmission electron microscopy (TEM) to investigate the mechanism of the assembly process. Herein, we present the protocols used for liquid-cell TEM studies of the self-assembly mechanism. First, we introduce the detailed synthetic protocols used to produce uniformly sized platinum and lead selenide nanoparticles. Next, we present the microfabrication processes used to produce liquid cells with silicon nitride or silicon windows and then describe the loading and imaging procedures of the liquid-cell TEM technique. Several notes are included to provide helpful tips for the entire process, including how to manage the fragile cell windows. The individual motions of nanoparticles tracked by liquid-cell TEM revealed that changes in the solvent boundaries caused by evaporation affected the self-assembly process of nanoparticles. The solvent boundaries drove nanoparticles to primarily form amorphous aggregates, followed by flattening of the aggregates to produce a 2-dimensional (2D) self-assembled structure. These behaviors are also observed for different nanoparticle types and different liquid-cell compositions.

Here we introduce experimental protocols for the real-time observation of a self-assembly process using liquid-cell transmission electron microscopy.

Flüssigkeit-Cell Transmissions-Elektronenmikroskopie zur Nachverfolgung Selbstmontage von Nanopartikeln

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully ...

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

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 NixNb1-xO nanoparticles with different atomic compositions (x = 0.03, 0.08, 0.15, and 0.20) have been prepared by chemical precipitation. These NixNb1-xO catalysts are characterized by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and scanning electron microscopy. The study revealed the sponge-like and fold-like appearance of Ni0.97Nb0.03O and Ni0.92Nb0.08O on the NiO surface, and the larger surface area of these NixNb1-xO catalysts, compared with the bulk NiO. Maximum surface area of 173 m2/g can be obtained for Ni0.92Nb0.08O catalysts. In addition, the catalytic hydroconversion of lignin-derived compounds using the synthesized Ni0.92Nb0.08O catalysts have been investigated.

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

A protocol for the synthesis of sponge-like and fold-like Ni1-xNbxO nanoparticles by chemical precipitation is presented.

Chemischen Niederschlag-Methode für die Synthese von Nb2O5 geändert, Bulk-Nickel-Katalysatoren mit hoher spezifischer Oberfläche

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 ...

Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

The use of nanoprobes such as gold, silver, silica or iron-oxide nanoparticles as detection reagents in bioanalytical assays can enable high sensitivity and convenient colorimetric readout. However, high densities of nanoparticles are typically needed for detection. The available synthesis-based enhancement protocols are either limited to gold and silver nanoparticles or rely on precise enzymatic control and optimization. Here, we present a protocol to enhance the colorimetric readout of gold, silver, silica, and iron oxide nanoprobes. It was observed that the colorimetric signal can be improved by up to a 10000-fold factor. The basis for such signal enhancement strategies is the chemical reduction of Au3+ to Au0. There are several chemical reactions that enable the reduction of Au3+ to Au0. In the protocol, Good&#39;s buffers and H2O2 are used and it is possible to favor the deposition of Au0 onto the surface of existing nanoprobes, in detriment of the formation of new gold nanoparticles. The protocol consists of the incubation of the microarray with a solution consisting of chloroauric acid and H2O2 in 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid pH 6 buffer following the nanoprobe-based detection assay. The enhancement solution can be applied to paper and glass-based sensors. Moreover, it can be used in commercially available immunoassays as demonstrated by the application of the method to a commercial allergen microarray. The signal development requires less than 5 min of incubation with the enhancement solution and the readout can be assessed by naked eye or low-end image acquisition devices such as a table-top scanner or a digital camera.

Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

In this work, a protocol for signal enhancement of nanoprobe-based biosensing is presented. The protocol is based on the reduction of chloroauric acid onto the surface of existing nanoprobes that consist of gold, silver, silica or iron-oxide nanoparticles.

Schnelle Nanoprobe Signal-Verbesserung durch In Situ -Gold-Nanopartikel-Synthese

The use of nanoprobes such as gold, silver, silica or iron-oxide nanoparticles as detection reagents in bioanalytical assays can enable high sensitivity ...

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

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various precursor noble metal ions with reducing agents in a 1:1 (v/v) ratio results in the formation of metal gels within seconds to minutes compared to much longer synthesis times for other techniques such as sol-gel. Conducting the reduction step in a microcentrifuge tube or small volume conical tube facilitates a proposed nucleation, growth, densification, fusion, equilibration model for gel formation, with final gel geometry smaller than the initial reaction volume. This method takes advantage of the vigorous hydrogen gas evolution as a by-product of the reduction step, and as a consequence of reagent concentrations. The solvent accessible specific surface area is determined with both electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry. After rinsing and freeze drying, the resulting aerogel structure is examined with scanning electron microscopy, X-ray diffractometry, and nitrogen gas adsorption. The synthesis method and characterization techniques result in a close correspondence of aerogel ligament sizes. This synthesis method for noble metal aerogels demonstrates that high specific surface area monoliths may be achieved with a rapid and direct reduction approach.

A rapid, direct solution-based reduction synthesis method to obtain Au, Pd, and Pt aerogels is presented.

Eine schnelle Synthese-Methode für Au, Pd und Pt-Aerogelen über lösungsorientierte Direktreduktion

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

Solid-phase Synthesis of [4.4] Spirocyclic Oximes

A convenient synthetic route for spirocyclic heterocycles is well sought after due to the molecule&#39;s potential use in biological systems. By means of solid-phase synthesis, regenerating Michael (REM) linker strategies, and 1,3-dipolar cycloaddition, a library of structurally similar heterocycles, both with and without a spirocyclic center, can be constructed. The main advantages of the solid-support synthesis are as follows: first, each reaction step can be driven to completion using a large excess of reagents resulting in high yields; next, the use of commercially available starting materials and reagents keep the costs low; finally, the reaction steps are easy to purify via simple filtration. The REM linker strategy is attractive because of its recyclability and traceless nature. Once a reaction scheme is completed, the linker can be reused multiple times. In a typical solid-phase synthesis, the product contains either a part of or the whole linker, which can prove undesirable. The REM linker is &#34;traceless&#34; and the point of attachment between the product and the polymer is indistinguishable. The high diastereoselectivity of the intramolecular 1,3-dipolar cycloaddition is well documented. Limited by the insolubility of the solid support, the reaction progression can only be monitored by a change in the functional groups (if any) via infrared (IR) spectroscopy. Thus, the structural identification of intermediates cannot be characterized by conventional nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Other limitations to this method stem from the compatibilities of the polymer/linker to the desired chemical reaction scheme. Herein we report a protocol that allows for the convenient production of spirocyclic heterocycles that, with simple modifications, can be automated with high-throughput techniques.

Here we present a protocol to demonstrate an efficient method for the synthesis of spirocyclic heterocycles. The five-step process utilizes solid-phase synthesis and regenerating Michael linker strategies. Generally difficult to synthesize, we present a customizable method for the synthesis of spirocyclic molecules otherwise inaccessible to other modern approaches.

Festphasen-Synthese von [4,4] Spirocyclic Oximes

A convenient synthetic route for spirocyclic heterocycles is well sought after due to the molecule&#39;s potential use in biological systems. By means of ...

Imine Metathesis by Silica-Supported Catalysts Using the Methodology of Surface Organometallic Chemistry

With this protocol, a well-defined singlesite silica-supported heterogeneous catalyst [(&#8801;Si-O-)Hf(=NMe)(&#951;1-NMe2)] is designed and prepared according to the methodology developed by surface organometallic chemistry (SOMC). In this framework, catalytic cycles can be determined by isolating crucial intermediates. All air-sensitive materials are handled under inert atmosphere (using gloveboxes or a Schlenk line) or high vacuum lines (HVLs, &#60;10-5 mbar). The preparation of SiO2-700 (silica dehydroxylated at 700 &#176;C) and subsequent applications (the grafting of complexes and catalytic runs) requires the use of HVLs and double-Schlenk techniques. Several well-known characterization methods are used, such as Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), elemental microanalysis, solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy (SSNMR), and state-of-the-art dynamic nuclear polarization surface enhanced NMR spectroscopy (DNP-SENS). FTIR and elemental microanalysis permit scientists to establish the grafting and its stoichiometry. 1H and 13C SSNMR allows the structural determination of the hydrocarbon ligands coordination sphere. DNP SENS is an emerging powerful technique in solid characterization for the detection of poorly sensitive nuclei (15N, in our case). SiO2-700 is treated with about one equivalent of the metal precursor compared to the amount of surface silanol (0.30 mmol&#183;g-1) in pentane at room temperature. Then, volatiles are removed, and the powder samples are dried under dynamic high vacuum to afford the desired materials [(&#8801;Si-O-)Hf(&#951;2&#960;-MeNCH2)(&#951;1-NMe2)(&#951;1-HNMe2)]. After a thermal treatment under high vacuum, the grafted complex is converted into metal imido silica complex [(&#8801;Si-O-)Hf(=NMe)(&#951;1-NMe2)]. [(&#8801;Si-O-)Hf(=NMe)(&#951;1-NMe2)] effectively promotes the metathesis of imines, using the combination of two imine substrates, N-(4-phenylbenzylidene)benzylamine, or N-(4-fluorobenzylidene)-4-fluoroaniline, with N-benzylidenetert-butylamine as substrates. A significantly lower conversion is observed with the blank runs; thus, the presence of the imido group in [(&#8801;Si-O-)Hf(=NMe)(&#951;1-NMe2)] is correlated to the catalytic performance.

A new group IV metal catalyst for imine metathesis is prepared by grafting amine metal complex onto dehydroxylated silica. Surface metal fragments are characterized using FT-IR, elemental microanalysis, and solid-state NMR spectroscopy. Further dynamic nuclear polarization surface enhanced NMR spectroscopy experiments complement the determination of the coordination sphere.

Imine Metathesis von Silica-unterstützten Katalysatoren mit der Methodik der Oberflächenorganometallischen Chemie

With this protocol, a well-defined singlesite silica-supported heterogeneous catalyst [(&#8801;Si-O-)Hf(=NMe)(&#951;1-NMe2)] is designed and prepared ...

Tuning the Acidity of Pt/ CNTs Catalysts for Hydrodeoxygenation of Diphenyl Ether

We herein present a method for the synthesis of HNbWO6, HNbMoO6, HTaWO6 solid acid nanosheet modified Pt/CNTs. By varying the weight of various solid acid nanosheets, a series of Pt/xHMNO6/CNTs with different solid acid compositions (x = 5, 20 wt%; M = Nb, Ta; N = Mo, W) have been prepared by carbon nanotube pretreatment, protonic exchange, solid acid exfoliation, aggregation and finally Pt particles impregnation. The Pt/xHMNO6/CNTs are characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and NH3-temperature programmed desorption. The study revealed that HNbWO6 nanosheets were attached on CNTs, with some edges of the nanosheets being bent in shape. The acid strength of the supported Pt catalysts increases in the following order: Pt/CNTs &#60; Pt/5HNbWO6/CNTs &#60; Pt/20HNbMoO6/CNTs &#60; Pt/20HNbWO6/CNTs &#60; Pt/20HTaWO6/CNTs. In addition, the catalytic hydroconversion of lignin-derived model compound: diphenyl ether using the synthesized Pt/20HNbWO6 catalyst has been investigated.

A protocol for the synthesis of HNbWO6, HNbMoO6, HTaWO6 solid acid nanosheet modified Pt/CNTs is presented.

Optimierung der Säure von Pt/CNTs-Katalysatoren zur Hydrodeoxygenierung von Diphenylether

We herein present a method for the synthesis of HNbWO6, HNbMoO6, HTaWO6 solid acid nanosheet modified Pt/CNTs. By varying the weight of various solid acid ...