Lõi có kích thước nano bạch kim nickle với lớp vỏ bạch kim bẻ gãy các phân tử oxy thành các ion hữu ích

Lõi có kích thước nano bạch kim nickle với lớp vỏ bạch kim bẻ gãy các phân tử oxy thành các ion hữu ích

Dấu thời gian: 27:2023 sáng ngày 7 tháng 21 năm XNUMX
Nút nguồn: 2788122
27 thg 2023, XNUMX (Tin tức Nanowerk) Bạch kim (Pt) có thể đóng vai trò là chất xúc tác để tạo ra các ion oxy phản ứng cho nhiều ứng dụng. Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã sử dụng một phương pháp gọi là chu kỳ điện hóa để biến đổi bề mặt của các hạt nano Niken (Ni)/Pt. Sau đó, các nhà khoa học đã kiểm tra các hạt này bằng kỹ thuật hình ảnh tán xạ tia X chuyên dụng, đặc biệt phù hợp để thăm dò các hạt ba chiều trong chất lỏng. Điều này tiết lộ rằng hợp kim biến tính có lớp giàu Pt. Cấu trúc của lớp này để lại Pt ở bề mặt của các hạt nano, cô đặc hơn mức bình thường trong hợp kim Ni-Pt số lượng lớn. Kỹ thuật này tiết lộ thành phần, hình dạng và biến dạng của các hạt có kích thước nanomet được sử dụng trong các điện cực và màng. Nghiên cứu đã được xuất bản trong Chữ Nano (“Electrochemically Induced Strain Evolution in Pt–Ni Alloy Nanoparticles Observed by Bragg Coherent Diffraction Imaging”). Phương pháp BCDI sử dụng tia X synchrotron kết hợp (sơ đồ bên trái) để chụp ảnh sự phân bố thành phần và biến dạng 3D bên trong tại chỗ ở các giai đoạn khác nhau của quá trình hòa tan bề mặt niken điều khiển bằng điện hóa Phương pháp BCDI sử dụng tia X synchrotron kết hợp (sơ đồ bên trái) để chụp ảnh sự phân bố thành phần và biến dạng 3D bên trong tại chỗ ở các giai đoạn khác nhau của quá trình hòa tan bề mặt niken điều khiển bằng điện hóa (sơ đồ bên phải). (Hình ảnh: T. Kawaguchi, Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne) Quá trình khử oxy rất cần thiết trong nhiều ứng dụng. Điều này bao gồm các điện cực của pin nhiên liệu, điện hóa tiêu thụ nhiên liệu trực tiếp thành điện năng. Điều này cũng bao gồm pin kim loại-không khí sản xuất điện bằng cách oxy hóa kim loại. Pt có thể điều khiển các phản ứng khử này. Việc thay thế các thành phần Pt bằng hợp kim và cải thiện hoạt động thông qua các phương pháp xử lý bề mặt sẽ làm cho các quy trình đó ít tốn kém hơn và hiệu quả hơn. Kỹ thuật X-quang cho thấy vật liệu thay đổi như thế nào trong các điều kiện vận hành. Các nhà nghiên cứu có thể sử dụng kỹ thuật này trong môi trường phản ứng để đánh giá trạng thái bề mặt của các vật liệu thiết yếu. Điều này sẽ giúp họ nghiên cứu và cải thiện vật liệu cho các thiết bị chuyển đổi năng lượng và hóa học. Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, Đại học Safarik ở Slovakia và Đại học Tohoku ở Nhật Bản đã sử dụng hình ảnh nhiễu xạ kết hợp Bragg (BCDI) để theo dõi biến dạng cấp nguyên tử trên bề mặt của các hạt nano Pt-Ni khi chúng được xử lý điện hóa. Phương pháp này cho phép các nhà nghiên cứu xác định hình dạng, thành phần và khoảng cách nguyên tử trong môi trường thực tế nơi vật liệu được xử lý hoặc triển khai. Họ đã theo dõi biến dạng đàn hồi trong các chu kỳ đo điện thế liên tiếp trong chất điện phân lỏng như là một chức năng của sự hòa tan Ni, được suy ra từ các hình ảnh ba chiều từ BCDI và từ các phép đo hằng số mạng trung bình. Kết quả cho thấy mức độ cao hơn của thành phần Ni ban đầu dẫn đến sự hòa tan nhiều hơn và mức độ biến dạng nén cao hơn ở bề mặt. Quá trình xử lý dẫn đến cấu trúc lõi-vỏ với lớp vỏ giàu Pt bao quanh lõi giàu Ni. Những kết quả này giúp giải thích tại sao các phân tử oxy có thể dễ dàng chuyển thành các ion phản ứng trên các hạt nano Pt-Ni so với các hạt nano Pt tinh khiết. Biến dạng tương quan với quá trình xử lý có thể thay đổi hình dạng và cấu trúc điện tử của các vị trí hấp thụ quan trọng đối với quá trình truyền điện tích oxy.

Dấu thời gian:

Thêm từ công trình nano