Электронодефицитные наночастицы платины и палладия на пористом кремнии

The platinum and palladium nanoparticles on the porous silicon were synthesized by radiation - chemical reduction in the solution of reversed micelles. The Pt and Pd nanoclusters obtained are electron deficient.Методом радиационно-химического восстановления в растворах обратных мицелл синте-зированы наночастицы Pt и Pd на пористом кремнии. Установлено, что полученные нано-частицы Pt и Pd на пористом кремнии являются электронодефицитными

Химико-технологический подход к созданию нановорсистых (ультрадисперсных) каталитически активных материалов

Objectives. Catalytically active materials are required in different chemical engineering processes. This makes the development of new materials with high efficiency and original ways in which to obtain them of significant interest. The present work investigates the synthesis of catalytically active material including electrode materials, as well as their improved efficiency due to the nanodecoration of their surface.Methods. An aluminum folio was nanoperforated (nanoscalloped) by high-voltage anodization in an acidic medium. The effective electrode material was obtained as a metallic nickel replica rather than an oxide layer of the product. To study the surface state of aluminum obtained in this manner, a scanning electron microscope (Hitachi-SU8200) was used. The elementary composition of the aluminum was determined by back-scattered X-ray irradiation.Results. The nickel replica obtained in the above-described process exceeded the catalytic activity estimated by methanol oxidation of the unprocessed nickel 70–150 times.Conclusions. The present paper demonstrates the potential of creating effective catalytically active nanopillar materials using the metallic rather than metal-oxide part of a layer of anodized aluminum as a matrix template. Цели. Каталитически активные материалы остаются востребованными в различных химико-технологических процессах, поэтому актуальными являются исследования, направленные на поиск новых эффективных материалов и оригинальных путей их получения. Настоящая работа посвящена созданию ленточных каталитических, в том числе электродных материалов, эффективность которых увеличена за счет нанорифления поверхности.Методы. Методом высоковольтной анодной обработки на поверхности алюминиевой фольги формировалось нанорифление. Эффективный каталитически активный материал получали как никелевую реплику с металлической алюминиевой ленты. Для определения состояния поверхности алюминия использовали сканирующий электронный микроскоп Hitachi-SU8200 (Япония), для элементного анализа состава поверхности – обратную рентгеновскую фотоэлектронную микроскопию.Результаты. Полученный нановорсистый никелевый материал превосходит по каталитической активности гладкий никель при окислении метанола в 70–150 раз.Выводы. Продемонстрирована возможность использования в качестве темплатной матрицы для создания эффективных нановорсистых никелевых ленточных катализаторов, в том числе электродов, не алюминий-оксидной (как предлагалось ранее), а металлической части алюминиевой фольги, подвергнутой высоковольтному анодированию.

Снижение наводораживания материалов мембранно-электродных блоков генераторов водорода

Objectives. To investigate the possibility of preventing hydrogen absorption into the functional structural materials of hydrogen-generating membrane electrode assemblies based on porous nickel, carbon black, and reduced graphene oxide with platinum–nickel and palladium–nickel nanoparticles.Methods. The hydrogen absorption into materials of membrane electrode assemblies of alkaline electrolyzers was evaluated using an electrolyzer with variable temperature, reagent feed rate, and gas content.Results. The study established the need to use reduced graphene oxide, in order to reduce hydrogen absorption and degradation of hydrogen-generating membrane electrode assemblies.Conclusions. The service life test results and performance of the designed variants of prototypes of membrane electrode assemblies with nanostructured electrodes based on reduced graphene oxide, preventing hydrogen absorption into functional materials and their degradation, demonstrated the creation of hydrogen generators with high energy efficiency shows potential.Цели. Исследование возможности предотвращения наводораживания функциональных конструкционных материалов мембранно-электродных блоков генерации водорода на основе пористого никеля, сажи и восстановленного оксида графена, модифицированных наночастицами платина-никель и палладий-никель.Методы. Для оценки степени наводораживания материалов мембранно-электродных блоков щелочных электролизеров была использована установка электролизера с возможностью контроля температуры, скорости подачи реагентов и содержания газов.Результаты. Обоснована необходимость применения восстановленного оксида графена с целью снижения наводораживания и деградации мембранно-электродных блоков генерации водорода.Выводы. Результаты ресурсных испытаний и рабочие характеристики сконструированных вариантов макетов мембранно-электродных блоков с наноструктурированными электродами на основе восстановленного оксида графена, нивелирующие наводораживание и деградацию функциональных материалов, демонстрируют перспективность конструирования генераторов водорода с высокой энергоэффективностью

Смещение величины pKa кислотно-основных индикаторов, вызванное иммобилизацией на твердой подложке за счет водорастворимого поликатионного полимера, на примере Конго Красного

Objectives. Herein, the effects of cationic polyelectrolytes on the properties of solid substrate immobilized acid–base indicators are investigated to predict shifts in their spectral patterns and characteristics. Methods. The properties of the silica gel immobilized indicator dye in a solution of the cationic polyelectrolyte were studied using automatic photometric titration in the visible region and spectrophotometry using a specialized computerized setup. Results. The measured pKa value of the immobilized dye, which had shifted by three units to the acidic region, was very similar to the pKa value observed for the indicator in the modifying polymer solution. The observed change in pKa of the immobilized dye and the influence of the solution’s ionic strength were attributed to the local electric potential of the polymer globule. In contrast to the processes associated with covalent immobilization, the effect exerted by the solution’s ionic strength on the indicator reaction diminishes, which, in turn, affects the measured values obtained.Conclusions. The creation of a sensor for continuous visualization of pH levels based on Congo Red immobilized on silica gel was described. Here, a color transition was noted between pH 1 and 4. These materials can be used to monitor metal extraction processes from industrial effluents or to optimize the extraction of valuable actinides. The approach demonstrated in this work can be applied to immobilize other indicators for pH level monitoring purposes or the production of sensors for other analytes.Цели. Целью настоящей работы было изучение влияния катионного полиэлектролита на свойства кислотно-основных индикаторов при их иммобилизации на твёрдой подложке и установление закономерностей сдвига их спектральных и кислотно-основных характеристик. Методы. Свойства индикатора в растворе катионного полиэлектролита и иммобилизованного на поверхности силикагеля изучали методами автоматизированного фотометрического титрования в видимой области, спектрофотометрии и с помощью специализированного компьютеризированного стенда. Результаты. Измеренное значение рКа красителя при закреплении на силикагеле смещается на 3 единицы в кислую область и близко к значению рКа для индикатора в растворе модифицирующего полимера. Наблюдаемое изменение величины рКа при иммобилизации и влияние ионной силы раствора объясняются с точки зрения влияния локального электрического потенциала полимерной глобулы. В отличие от ковалентной иммобилизации, уменьшается влияние ионной силы раствора на индикаторную реакцию, и оно может быть легко учтено при измерениях.Выводы. Показана принципиальная возможность создания датчика для непрерывного визуального контроля рН на основе Конго Красного, иммобилизованного на силикагеле с переходом цвета в интервале 1–4 pH. Такой материал может использоваться для контроля в процессах извлечения металлов из промышленных стоков или для оптимизации извлечения ценных актинидов. Продемонстрированный в настоящей работе подход может быть применен для иммобилизации других индикаторов, как для обеспечения измерения в других диапазонах pH, так и для создания сенсоров на другие аналиты

Каталитическая активность и стабильность металлополимерных электрокатализаторов платины

The obtained metal-polymer platinum/Nafion nanocomposite films exhibit high electrochemically active area and good catalyst utilization.Полученные металлополимерные нанокомпозиты платина/Нафион показали высокую электро-каталитическую активность и стабльность

Металлополимерные электрокатализаторы на основе наночастиц палладия

Palladium nanoparticles were synthesized on and in Nafion polymeric film by radiation-chemical reduction in reverse micelles solution. The effect of solubilization degree and water drop size on the nanoparticles formation is shown.Наночастицы палладия как на поверхности, так и внутри пленок Нафион были синтезированы методом радиационно-химического восстановления в растворах обратных мицелл. Показано влияние степени солюбилизации и размеров водных пулов мицелл на формирование наночастиц

КАТАЛИЗАТОРЫ АНОДНОГО ОКИСЛЕНИЯ МУРАВЬИНОЙ КИСЛОТЫ НА УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБКАХ «ТАУНИТ»

Platinum-palladium/carbon nanjtubes (CNT) carbon nanocomposites were synthesized by chemical reduction of ions in water-organic solutions of reverse microemulsions. Physico-chemical characteristics of the nanocomposites were studied by atomic force microscopy, transmission electron microscopy, photon-correlation spectroscopy, X-ray phase analysis and chronopotentiometry. It was found that the smallest platinum-palladium nanoparticles size is observed when the metal ratio is 3:1 and the water pool size is minimal (ω = 1.5). Testing of catalytic activity in the oxidation of formic acid showed that the platinum-palladium/CNT nanocomposites showed higher corrosion resistance than nanocomposites with pure palladium.Методом химического восстановления ионов в водно-органических растворах обращенных микроэмульсий синтезированы углеродные нанокомпозиты платина-палладий/углеродные нанотрубки (УНТ). Физико-химические характеристики нанокомпозитов исследованы методами атомно-силовой микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии, фотонно-корреляционной спектроскопии, рентгенофазового анализа и хронопотенциометрии. Обнаружено, что наименьший размер наночастиц платины-палладия наблюдается при соотношении металлов 3:1 и при минимальном размере водного пула (ω = 1.5). Испытания каталитической активности в реакции окисления муравьиной кислоты показали, что нанокомпозиты платина-палладий/УНТ проявляют более высокую коррозионную стойкость, чем нанокомпозиты с чистым палладием

Металлополимерные нанокомпозиты платины для электрохимической конверсии водородсодержащих топлив в химических источниках тока

For polymer Nafion films production containing Pt nanocomposites it was used the influence of gamma radiation 60Co. The platinum nanoparticles were synthesized by the method of radiation-chemical reduction of ions in reverse micelle solutions for subsequent Nafion films modification. It was demonstrated the effect of synthesis conditions, the degree of solubilization and nanoparticle sizes on the catalytic activity of Pt/Nafion nanocomposites. It was shown that the catalytic activity of metal-polymer nanocomposites increase with platinum nanoparticle size decreasing. Functional characteristics of nanocomposites were investigated by cyclic voltammetry and scanning electron microscopy methods. Created nano-catalysts showed high catalytic activity in the oxygen reduction and hydrogen oxidation reactions.Для синтеза полимерных пленок Нафион, содержащих Pt-нанокомпозиты, было использовано воздействие гамма-излучения60Co. Созданные металлополимерные нанокатализаторы проявили высокую каталитическую активность в реакциях электровосстановления кислорода и окисления водорода

Хемилюминесцентные реакции люминола и N-октиллюминола с гипохлоритом в неионогенных поверхностно-активных веществах

The chemiluminescent reaction of luminol is widely used for analytical purposes. Surface-active components of biological membranes are often present in biochemical studies and in many real objects of analysis. Their influence on the chemiluminescent reaction of luminol has not been systematically studied. Therefore, it is necessary to investigate this chemiluminescent reaction in organized molecular systems - micellar, vesicular and other systems simulating biological membranes. Micellar medium may also provide an additional opportunity to control chemiluminescent reactions, primarily with the aim of increasing their efficiency. The kinetics of the chemiluminescent oxidation of luminol and its hydrophobic analogue N-octylluminol with a hypochlorite ion in aqueous solutions and micellar solutions of non-ionic surfactant Triton X-100 was studied in the present work. It was shown that the growth and fading of the luminol and N-octylluminol chemiluminescence is adequately described by a two-exponential dependence, and the effective rate of increase in the intensity of chemiluminescence is directly proportional to the concentration of the hypochlorite ion. The dependences of the rate of accumulation and consumption of the intermediate product on the presence and concentration of surfactants in the reaction mixture are determined. The results are discussed in terms of the effect of localization of the reagents and intermediate reaction products.Хемилюминесцентная реакция люминола широко используется в аналитических целях. В биохимических исследованиях и во многих резальных объектах анализа зачастую присутствуют поверхностно-активные компоненты биологических мембран, влияние которых на хемилюминесцентную реакцию люминола систематически не изучалось. Отсюда возникает необходимость исследовать указанную хемилюминесцентную реакцию в организованных молекулярных системах - мицеллярных, везикулярных и иных, моделирующих биологические мембраны. Следует отметить также, что мицеллярная среда обеспечивает дополнительную возможность управления хемилюминесцентными реакциями, прежде всего, для повышения их эффективности. В настоящей работе исследована кинетика хемилюминесцентной реакции окисления люминола и его гидрофобного аналога - N-октиллюминола с гипохлоритионом в водных растворах и в мицеллярных растворах неионогенного поверхностно-активного вещества (ПАВ) Тритона X-100. Показано, что нарастание и затухание хемилюминесценции люминола и N-октиллюминола удовлетворительно описывается двухэкспоненциальной зависимостью, причем эффективная скорость нарастания интенсивности хемилюминесценции прямо пропорциональна концентрации гипохлорит-иона. Определены зависимости скорости накопления и гибели промежуточного продукта от наличия и концентрации ПАВ в реакционной смеси. Результаты обсуждаются с точки зрения влияния локализации исходных веществ и промежуточных продуктов на интенсивность хемилюминесцентных реакций

ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНТНУЮ РЕАКЦИЮ ЛЮМИНОЛ-ПЕРОКСИД ВОДОРОДА

The luminol-hydrogen peroxide chemiluminescent system is widely used for the creation of diagnostic systems, for chemical analysis, for studying the kinetics and mechanisms of chemical reactions, for the creation of special and emergency light sources, and for monitoring living systems. However, the use of the luminol-hydrogen peroxide chemiluminescent system is limited by the fact that there are almost no ways of managing the reaction. The introduction of organized molecular systems into the luminol-hydrogen peroxide chemiluminescent system can create an additional channel for controlling chemiluminescent reactions. The luminol-hydrogen peroxide system was not previously studied in various classes of hydrocarbon and perfluorinated micellar solutions. This work was the first to study the effect of cationic, anionic and nonionic hydrocarbon surface-active substances (cetyltrimethylammonium bromide, sodium decyl sulfate, sodium dodecyl sulfate, triton X 100) and perfluorinated surface-active substances (FT-135 and FT-248) on the chemiluminescent systems luminol-hydrogen peroxide-potassium hexacyanoferrate(III) and luminol-hydrogen peroxide-copper(II) sulphate. The systems retain the ability to chemiluminescence in the presence of a surfactant. Cationic surfactants lower the intensity of chemiluminescence, and anionic surfactants increase the intensity of chemiluminescence. The introduction of a surfactant into the system allows increasing the range of dependence of the chemiluminescence intensity on the catalyst concentration. Kinetic curves of the growth and decay of chemiluminescence were measured in the systems. The rate constants of the chemiluminescence decay were measured in the framework of the first-order kinetics model.Хемилюминесцентная система люминол-пероксид водорода широко применяется в различных сферах: для создания диагностических систем, в химическом анализе, для исследования кинетики и механизма химических реакций, в качестве специальных и аварийных источников света, а также для наблюдения за живыми системами. Введение организованных молекулярных систем в реакционную смесь люминол-пероксид водорода может обеспечить возможность создания дополнительного канала управления хемилюминесцентными реакциями. В настоящей работе приведены ранее не описанные результаты исследования влияния катионных, анионных и неионогенных углеводородных поверхностно-активных веществ (бромид цетилтриметиламмония, децилсульфат натрия, додецилсульфат натрия, тритон Х-100) и перфторированных поверхностно-активных веществ (FT-135 и FT-248) на хемилюминесцентные системы люминол-пероксид водорода-гексацианоферрат(III) калия и люминол-пероксид водорода-сульфат меди(II). Установлено, что они сохраняют способность к хемилюминесценции в присутствии ПАВ. Интенсивность хемилюминесценции в присутствии катионных ПАВ несколько падает, в то время как добавление анионных ПАВ ее усиливает. Независимо от выбранного катализатора, введение ПАВ позволяет увеличить диапазон линейности зависимости интенсивности хемилюминесценции от его концентрации. Получены кинетические кривые нарастания и затухания хемилюминесценции в вышеуказанных системах. Определены константы скорости затухания хемилюминесценции в рамках модели кинетики первого порядка