백금 쉘이 있는 니켈-백금 나노스케일 코어는 산소 분자를 유용한 이온으로 분해합니다.

27 년 2023 월 XNUMX 일 (나노 워크 뉴스) 백금(Pt)은 다양한 응용 분야에서 활성 산소 이온을 만드는 촉매 역할을 할 수 있습니다. 이번 연구에서 과학자들은 니켈(Ni)/Pt 나노입자의 표면을 변형시키기 위해 전기화학적 순환이라는 방법을 사용했다. 그런 다음 과학자들은 액체의 3차원 입자를 조사하는 데 고유하게 적합한 특수 X선 산란 이미징 기술을 사용하여 입자를 검사했습니다. 이는 변형된 합금이 Pt가 풍부한 층을 가짐을 나타냅니다. 이 층의 구조는 벌크 Ni-Pt 합금에서 일반적인 것보다 더 집중된 Pt를 나노입자 표면에 남겨두었습니다. 이 기술은 전극과 멤브레인에 사용되는 나노미터 규모 입자의 구성, 모양 및 변형을 보여줍니다. 이 연구는 다음에서 출판되었습니다. 나노 편지 (“Electrochemically Induced Strain Evolution in Pt–Ni Alloy Nanoparticles Observed by Bragg Coherent Diffraction Imaging”). 전기화학적으로 구동되는 니켈 표면 용해의 다양한 단계에서 내부 3D 변형 및 조성 분포를 현장에서 이미지화하기 위해 간섭성 싱크로트론 X선(왼쪽 도식)을 사용하는 BCDI 방법(오른쪽 도식). (이미지: T. Kawaguchi, Argonne National Laboratory) 산소 환원 공정은 많은 응용 분야에서 필수적입니다. 여기에는 전기 화학적으로 연료를 직접 전기로 소비하는 연료 전지의 전극이 포함됩니다. 여기에는 금속을 산화시켜 전기를 생산하는 금속-공기 배터리도 포함됩니다. Pt는 이러한 환원 반응을 촉진할 수 있습니다. Pt 성분을 합금으로 대체하고 표면 처리를 통해 활성을 개선하면 이러한 공정이 더 저렴하고 효율적으로 이루어질 것입니다. X선 기술은 작동 조건에서 재료가 어떻게 변하는지 보여줍니다. 연구자들은 반응 환경에서 이 기술을 사용하여 필수 재료의 표면 상태를 평가할 수 있습니다. 이는 에너지 및 화학 변환 장치용 재료를 연구하고 개선하는 데 도움이 될 것입니다. 아르곤 국립 연구소, 슬로바키아 사파리크 대학, 일본 도호쿠 대학의 연구원들은 브래그 간섭 회절 이미징(BCDI)을 사용하여 Pt-Ni 나노 입자가 전기 화학적으로 처리되는 동안 표면의 원자 수준 변형을 모니터링했습니다. 이 방법을 통해 연구자들은 재료가 처리되거나 배치되는 실제 환경에서 모양, 구성 및 원자 간격을 결정할 수 있습니다. 그들은 BCDI의 XNUMX차원 이미지와 평균 격자 상수 측정에서 추론된 것처럼 액체 전해질에서 Ni 용해의 함수로 연속 전압전류 주기 동안 탄성 변형을 모니터링했습니다. 결과는 더 높은 수준의 초기 Ni 조성이 더 많은 용해와 표면의 더 높은 수준의 압축 변형을 가져온다는 것을 보여줍니다. 처리 결과, Ni가 풍부한 코어를 둘러싸는 Pt가 풍부한 쉘이 있는 코어-쉘 구조가 탄생했습니다. 이러한 결과는 순수한 Pt 나노입자에 비해 Pt-Ni 나노입자에서 산소 분자가 더 쉽게 반응성 이온으로 전환될 수 있는 이유를 설명하는 데 도움이 됩니다. 탈합금과 관련된 변형은 산소 전하 이동에 중요한 흡수 부위의 전자 구조와 모양을 변경할 수 있습니다.

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