En nikkel-platin-kerne i nanoskala med en platinskal knækker iltmolekyler til nyttige ioner

En nikkel-platin-kerne i nanoskala med en platinskal knækker iltmolekyler til nyttige ioner

Tidsstempel: 27. juli 2023 kl. 7
Kildeknude: 2788122
27. juli 2023 (Nanowerk nyheder) Platin (Pt) kan fungere som en katalysator til fremstilling af reaktive oxygenioner til mange anvendelser. I denne forskning brugte forskere en metode kaldet elektrokemisk cykling til at modificere overfladen af ​​nikkel (Ni)/Pt nanopartikler. Forskerne undersøgte derefter partiklerne ved hjælp af en specialiseret røntgenspredningsteknik, der er unikt egnet til at sondere tredimensionelle partikler i væsker. Dette afslørede, at den modificerede legering havde et Pt-rigt lag. Dette lags struktur efterlod Pt ved overfladen af ​​nanopartiklerne, mere koncentreret, end det ville være normalt i en bulk Ni-Pt-legering. Teknikken afslører sammensætningen, formen og belastningen af ​​partikler i nanometerskala, der bruges i elektroder og membraner. Forskningen er publiceret i Nano Letters ("Elektrokemisk induceret stammeudvikling i Pt-Ni-legering nanopartikler observeret af Bragg Coherent Diffraction Imaging"). BCDI-metode, der bruger kohærent synkrotron røntgenstråler (venstre skematisk) til at afbilde interne 3D-belastnings- og sammensætningsfordelinger in-situ på forskellige stadier af elektrokemisk drevet nikkeloverfladeopløsning BCDI-metode, der anvender kohærent synkrotron røntgenstråler (venstre skematisk) til at afbilde interne 3D-belastnings- og sammensætningsfordelinger in-situ på forskellige stadier af elektrokemisk drevet nikkeloverfladeopløsning (højre skematisk). (Billede: T. Kawaguchi, Argonne National Laboratory) Iltreduktionsprocessen er essentiel i mange applikationer. Dette inkluderer elektroderne på brændselsceller, som elektrokemisk forbruger brændstoffer direkte til elektricitet. Dette omfatter også metal-luft-batterier, der producerer elektricitet ved at oxidere metaller. Pt kan drive disse reduktionsreaktioner. Udskiftning af Pt-komponenter med legeringer og forbedring af aktiviteten gennem overfladebehandlinger vil gøre sådanne processer billigere og mere effektive. Røntgenteknikken afslører, hvordan materialet ændrer sig under driftsforhold. Forskere kan bruge denne teknik i reaktive miljøer til at evaluere overfladetilstanden af ​​essentielle materialer. Dette vil hjælpe dem med at studere og forbedre materialer til energi- og kemiske konverteringsanordninger. Forskere ved Argonne National Laboratory, Safarik University i Slovakiet og Tohoku University i Japan brugte Bragg coherent diffraction imaging (BCDI) til at overvåge atomniveaubelastning på overfladerne af Pt-Ni nanopartikler, mens de blev behandlet elektrokemisk. Denne metode giver forskere mulighed for at bestemme form, sammensætning og atomare afstande i de faktiske miljøer, hvor et materiale behandles eller anvendes. De overvågede elastisk belastning under successive voltametriske cyklusser i en flydende elektrolyt som funktion af Ni-opløsning, som udledt fra tredimensionelle billeder fra BCDI og fra målinger af de gennemsnitlige gitterkonstanter. Resultaterne viser, at højere niveauer af initial Ni-sammensætning resulterede i mere opløsning og højere niveauer af trykbelastning ved overfladen. Bearbejdningen resulterede i en kerne-skal struktur med en Pt-rig skal, der omgiver en Ni-rig kerne. Disse resultater hjælper med at forklare, hvorfor iltmolekyler lettere kan omdannes til reaktive ioner på Pt-Ni-nanopartikler sammenlignet med rene Pt-nanopartikler. Belastningen, der er korreleret med aflegeringen, kan ændre formen og den elektroniske struktur af absorptionssteder, der er vigtige for iltladningsoverførslen.

Tidsstempel:

Mere fra Nanoværk