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Chromium Metal Nanoparticles, Their Reactivity and Reactions

Reiß, Andreas 1; Reimann, Maximilian Kai; Popescu, Radian 2; Gerthsen, Dagmar 2; Pöttgen, Rainer; Feldmann, Claus 1
1 Institut für Anorganische Chemie (AOC), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Laboratorium für Elektronenmikroskopie (LEM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Zerovalent chromium nanoparticles (2.2±0.2 nm in size) are prepared in the liquid phase (THF) by reduction of CrCl2 with lithium naphthalenide ([LiNaph]). The deep black Cr(0) nanoparticle suspensions in THF are colloidally and chemically highly stable. On the other hand, the Cr(0) nanoparticles are highly reactive, e. g., when in contact to O2, H2O, or other oxidizing agents. To probe the reactivity of the Cr(0) nanoparticles in the liquid phase near room temperature (50–80 °C), they are reacted with different coordinatively demanding, N−H, S−H or O−H acidic reactants. This includes the amines 2,2′-dipyridylamine (HDPA), 2-(1H-imidazol-2-yl)pyridine (HImPy) and carbazole (HCbz), the thiol 2-mercaptopyridine (HMPy), and benzoic acid (HBz) as a carboxylate. As a result, the five novel compounds [Cr(DPA)3], [Cr(ImPy)3] ⋅ HImPy, [Cr(MPy)3] ⋅ 0.5 Tol (Tol: toluene), [Na2Cr(Cbz)4(THF)3], and [Cr2(Bz)4(THF)2] are obtained. [Cr(DPA)3] and [Cr(ImPy)3] ⋅ HImPy show Cr(III) coordinated by nitrogen only; [Cr(MPy)3] ⋅ 0.5 Tol shows a coordination of Cr(III) by both N and S atoms. [Na2Cr(Cbz)4(THF)3] and [Cr2(Bz)4(THF)2] contain Cr(II) and exhibit an infinite chain-like structure and pairs of chromium atoms with fourfold binding.

Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Anorganische Chemie (AOC)
Laboratorium für Elektronenmikroskopie (LEM)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2023
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 0044-2313, 0372-7874, 0863-1778, 0863-1786, 1521-3749
KITopen-ID: 1000162191
Erschienen in Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie
Verlag John Wiley and Sons
Band 649
Heft 20
Seiten Art.Nr.: e202300137
Vorab online veröffentlicht am 23.08.2023
Schlagwörter Chromium nanoparticles, reactivity, follow-up reaction, crystal structure
Nachgewiesen in OpenAlex
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Web of Science
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Globale Ziele für nachhaltige Entwicklung Ziel 6 – Sauberes Wasser und Sanitär-Einrichtungen

Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000162191
Veröffentlicht am 22.09.2023
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1002/zaac.202300137
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Web of Science
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seit 23.09.2023
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