プラチナシェルを備えたニッケルプラチナナノスケールコアが酸素分子を有用なイオンに分解します。

27年2023月XNUMX日（Nanowerkニュース) プラチナ (Pt) は、多くの用途で活性酸素イオンを生成する触​​媒として機能します。この研究では、科学者たちは電気化学サイクリングと呼ばれる方法を使用して、ニッケル (Ni)/Pt ナノ粒子の表面を改質しました。次に科学者らは、液体中の三次元粒子を調べるのに特に適した特殊な X 線散乱イメージング技術を使用して粒子を検査しました。 これにより、改質合金には Pt リッチな層があることが明らかになりました。この層の構造により、ナノ粒子の表面に Pt が残り、通常のバルク Ni-Pt 合金よりも濃度が高くなっています。この技術により、電極や膜に使用されるナノメートルスケールの粒子の組成、形状、ひずみが明らかになります。 この研究は、 ナノの手紙 (“Electrochemically Induced Strain Evolution in Pt–Ni Alloy Nanoparticles Observed by Bragg Coherent Diffraction Imaging”). コヒーレントシンクロトロン X 線 (左図) を使用して、電気化学的に引き起こされるニッケル表面溶解のさまざまな段階での内部 3D ひずみと組成分布をその場で画像化する BCDI 法 (右図)。 （画像：T.Kawaguchi、アルゴンヌ国立研究所） 酸素還元プロセスは多くの用途で不可欠です。これには、電気化学的に燃料を直接消費して電気を生成する燃料電池の電極が含まれます。これには、金属を酸化して電気を生成する金属空気電池も含まれます。 Pt はこれらの還元反応を促進することができます。 Pt コンポーネントを合金に置き換え、表面処理によって活性を向上させると、そのようなプロセスがより安価になり、より効率的になります。 X 線技術は、動作条件下で材料がどのように変化するかを明らかにします。研究者は、反応性環境でこの技術を使用して、必須材料の表面状態を評価できます。これは、エネルギーおよび化学変換装置用の材料の研究と改良に役立ちます。 アルゴンヌ国立研究所、スロバキアのサファリク大学、日本の東北大学の研究者らは、ブラッグコヒーレント回折イメージング (BCDI) を使用して、電気化学的に処理されている Pt-Ni ナノ粒子の表面の原子レベルの歪みを監視しました。この方法により、研究者は材料が加工または配置される実際の環境で形状、組成、原子間隔を決定できます。彼らは、BCDI からの XNUMX 次元画像と平均格子定数の測定から推定されるように、液体電解質中での連続的な電圧測定サイクル中の弾性ひずみを Ni 溶解の関数として監視しました。 結果は、初期の Ni 組成レベルが高いほど、溶解が多くなり、表面での圧縮歪みのレベルが高くなることが示されています。この処理により、Pt に富んだシェルが Ni に富んだコアを取り囲んだコアシェル構造が得られました。これらの結果は、純粋な Pt ナノ粒子と比較して、Pt-Ni ナノ粒子上ではなぜ酸素分子がより容易に反応性イオンに変化するのかを説明するのに役立ちます。脱合金に関連するひずみは、酸素の電荷移動に重要な吸収サイトの形状と電子構造を変化させる可能性があります。

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• 情報源： https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63406.php