Temperature dependent vibrational lifetimes in supercritical fluids near the critical point

Vibrational relaxation measurements on the CO asymmetric stretching mode (similar to 1980 cm(-1)) of tungsten hexacarbonyl (W(CO)(6)) as a function of temperature at constant density in several supercritical solvents in the vicinity of the critical point are presented. In supercritical ethane, at the critical density, there is a region above the critical temperature (Tc) in which the lifetime increases with increasing temperature. When the temperature is raised sufficiently (similar to T-c + 70 degrees C), the lifetime decreases with further increase in temperature. A recent hydrodynamic/thermodynamic theory of vibrational relaxation in supercritical fluids reproduces this behavior semiquantitatively. The temperature dependent data for fixed densities somewhat above and below the critical density is in better agreement with the theory. In fluoroform solvent at the critical density, the vibrational lifetime also initially increases with increasing temperature. However, in supercritical CO2 at the critical density, the temperature dependent vibrational lifetime decreases approximately linearly with temperature beginning almost immediately above T-c. The theory does not reproduce this behavior. A comparison between the absolute lifetimes in the three solvents and the temperature trends is made.

Solubilities of solids in supercritical fluids using dimensionally consistent modified solvate complex models

New dimensionally consistent modified solvate complex models are derived to correlate solubilities of solids in supercritical fluids both in the presence and absence of entrainers (cosolvents). These models are compared against the standard solvate complex models [J.Chrastil, J. Phys. Chem. 86 (1982) 3016-3021; J.C. Gonzalez, M.R.Vieytes, A.M. Botana, J.M. Vieites, L.M. Botana, J. Chromatogr. A 910 (2001) 119-125; Y. Adachi, B.C.Y. Lu, Fluid Phase Equilb. 14 (1983) 47-156; J.M. del Valle, J.M. Aguilera, Ind. Eng. Chem. Res. 27 (1988) 1551-1553] by correlating the solubilities of 13 binary and 12 ternary systems. Though the newly derived models are not significantly better than the standard models in predicting the solubilities, they are dimensionally consistent. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Kinetics of enzymatic synthesis of geranyl butyrate by transesterification in various supercritical fluids

The transesterification of methyl butyrate, ethyl butyrate and butyl butyrate to geranyl butyrate was investigated in supercritical carbon dioxide. The effect of chain length of the butyrate on the rate of transesterification was investigated. The initial rates followed the trend: ethyl butyrate < butyl butyrate < methyl butyrate. The transesterification of butyl butyrate to geranyl butyrate in various supercritical fluids such as ethylene, methane, ethane was also examined. The initial rate of transesterification of butyl butyrate in different supercritical fluids followed the order: ScCO2 < ScC2H6 < ScC2H4 < ScCH4. The highest initial rate was obtained in supercritical methane and the reasons for this observation were proposed. The Ping-Pong Bi-Bi model with inhibition by both acid and alcohol was used to model the experimental data and determine the kinetics of the reaction. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Continuous synthesis of high quality CdSe quantum dots in supercritical fluids

We demonstrate in here a powerful scalable technology to synthesize continuously high quality CdSe quantum dots (QDs) in supercritical hexane. Using a low cost, highly thermally stable Cd-precursor, cadmium deoxycholate, the continuous synthesis is performed in 400 mu m ID stainless steel capillaries resulting in CdSe QDs having sharp full-width-at-half-maxima (23 nm) and high photoluminescence quantum yields (45-55%). Transmission electron microscopy images show narrow particles sizes distribution (sigma <= 5%) with well-defined crystal lattices. Using two different synthesis temperatures (250 degrees C and 310 degrees C), it was possible to obtain zinc blende and wurtzite crystal structures of CdSe QDs, respectively. This synthetic approach allows achieving substantial production rates up to 200 mg of QDs per hour depending on the targeted size, and could be easily scaled to gram per hour.

Organic reactions in supercritical fluids: Continuous, selective and green

Supercritical fluids (SCFs) offer a wide range of opportunities as media for chemical reactions and supercritical CO2, ScCO2, is becoming increasingly important as a benign replacement for more toxic solvents.1 High pressure reactions, however, are more capital intensive than conventional low pressure processes. Therefore, supercritical fluids will only gain widespread acceptance in those areas where the fluids give real chemical advantages as well as environmental benefits. This lecture gives a brief account of the use of flow reactors for continuous reactions in supercritical fluids, particularly those of interest for the manufacture of fine chemicals.

Supercritical fluids: A route to palladium-aerogel nanocomposites

Supercritical carbon dioxide (scCO(2)) is used to prepare novel silica aerogel composites containing nanoparticles of palladium. The material produced has been found to exhibit a Pd loading of 8% by wt. The particles deposited fit within two discrete size ranges of

Diffusion coefficients in dense and supercritical fluids

Os coeficientes de difusão (D 12) são propriedades fundamentais na investigação e na indústria, mas a falta de dados experimentais e a inexistência de equações que os estimem com precisão e confiança em fases comprimidas ou condensadas constituem limitações importantes. Os objetivos principais deste trabalho compreendem: i) a compilação de uma grande base de dados para valores de D 12 de sistemas gasosos, líquidos e supercríticos; ii) o desenvolvimento e validação de novos modelos de coeficientes de difusão a diluição infinita, aplicáveis em amplas gamas de temperatura e densidade, para sistemas contendo componentes muito distintos em termos de polaridade, tamanho e simetria; iii) a montagem e teste de uma instalação experimental para medir coeficientes de difusão em líquidos e fluidos supercríticos. Relativamente à modelação, uma nova expressão para coeficientes de difusão a diluição infinita de esferas rígidas foi desenvolvida e validada usando dados de dinâmica molecular (desvio relativo absoluto médio, AARD = 4.44%) Foram também estudados os coeficientes de difusão binários de sistemas reais. Para tal, foi compilada uma extensa base de dados de difusividades de sistemas reais em gases e solventes densos (622 sistemas binários num total de 9407 pontos experimentais e 358 moléculas) e a mesma foi usada na validação dos novos modelos desenvolvidos nesta tese. Um conjunto de novos modelos foi proposto para o cálculo de coeficientes de difusão a diluição infinita usando diferentes abordagens: i) dois modelos de base molecular com um parâmetro específico para cada sistema, aplicáveis em sistemas gasosos, líquidos e supercríticos, em que natureza do solvente se encontra limitada a apolar ou fracamente polar (AARDs globais na gama 4.26-4.40%); ii) dois modelos de base molecular biparamétricos, aplicáveis em todos os estados físicos, para qualquer tipo de soluto diluído em qualquer solvente (apolar, fracamente polar e polar). Ambos os modelos dão origem a erros globais entre 2.74% e 3.65%; iii) uma correlação com um parâmetro, específica para coeficientes de difusão em dióxido de carbono supercrítico (SC-CO2) e água líquida (AARD = 3.56%); iv) nove correlações empíricas e semi-empíricas que envolvem dois parâmetros, dependentes apenas da temperatura e/ou densidade do solvente e/ou viscosidade do solvente. Estes últimos modelos são muito simples e exibem excelentes resultados (AARDs entre 2.78% e 4.44%) em sistemas líquidos e supercríticos; e v) duas equações preditivas para difusividades de solutos em SC-CO2, em que os erros globais de ambas são inferiores a 6.80%. No global, deve realçar-se o facto de os novos modelos abrangerem a grande variedade de sistemas e moléculas geralmente encontrados. Os resultados obtidos são consistentemente melhores do que os obtidos com os modelos e abordagens encontrados na literatura. No caso das correlações com um ou dois parâmetros, mostrou-se que estes mesmos parâmetros podem ser ajustados usando um conjunto muito pequeno de dados, e posteriormente serem utilizados na previsão de valores de D 12 longe do conjunto original de pontos. Uma nova instalação experimental para medir coeficientes de difusão binários por técnicas cromatográficas foi montada e testada. O equipamento, o procedimento experimental e os cálculos analíticos necessários à obtenção dos valores de D 12 pelo método de abertura do pico cromatográfico, foram avaliados através da medição de difusividades de tolueno e acetona em SC-CO2. Seguidamente, foram medidos coeficientes de difusão de eucaliptol em SC-CO2 nas gamas de 202 – 252 bar e 313.15 – 333.15 K. Os resultados experimentais foram analisados através de correlações e modelos preditivos para D12.

Production of laminar extrudates containing particles of a model drug processed by supercritical fluids

Tese de doutoramento, Farmácia (Tecnologia Farmacêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2015

Carbon fiber recovery using subcritical and supercritical fluids for chemical recycling of thermoset composite materials.

Tesis (Doctor en Ingeniería de Materiales) UANL, 2014.