Forskere udvikler unik metode til at skabe ensartede nanopartikler

(Phys.org) – Forskere fra University of Illinois har udviklet en unik tilgang til syntese af meget ensartede icosaedriske nanopartikler lavet af platin. Resultaterne viste, at nøglefaktorerne for formkontrol inkluderer hurtig nukleering, kinetisk kontrolleret vækst, og beskyttelse mod oxidation med luft.

"Vi har udviklet en unik tilgang til syntese af meget ensartede icosahedral nanopartikler fremstillet af platin (Pt), " forklarede Hong Yang, en professor i kemisk og biomolekylær teknik ved University of Illinois i Urbana-Champaign. "Dette er vigtigt både i grundlæggende studier - nanovidenskab og nanoteknologi - og i anvendte videnskaber såsom højtydende brændselscellekatalysatorer."

Yangs forskningsgruppe fokuserer på syntesen og forståelsen af ​​struktur-egenskabsforhold mellem nanostrukturerede materialer til anvendelser inden for energi, katalyse, og bioteknologi. dets papir, "Meget ensartet Platinum Icosahedra fremstillet ved hjælp af Hot Injection-Assisted GRAILS-metoden, " blev offentliggjort i denne uge i Nano bogstaver .

"Selvom polyedriske nanostrukturer, såsom en terning, tetraeder, oktaeder, cuboctahedron, og endda icosahedron, er blevet syntetiseret til adskillige ædelmetaller, ensartede Pt icosaedre dannes ikke let og laves sjældent, " sagde Wei Zhou, en gæsteforsker med Yangs forskningsgruppe og avisens første forfatter.

En icosahedron krystal er et polyeder med 20 identiske ligesidede trekantede flader, 30 kanter og 12 hjørner. Ifølge Yang, icosahedral formede krystaller kan forbedre den katalytiske aktivitet i iltreduktionsreaktionen dels på grund af overfladestammen.

"Det vigtigste reaktionstrin for at forbedre aktiviteten af ​​oxygenelektrodekatalysatorer i brintbrændselscellen er at optimere bindingsstyrken mellem Pt og absorberede oxygenholdige mellemprodukter, " sagde Yang. "Dette tillader hurtig produktion af vand og lad mellemproduktet reagere og forlade overfladen hurtigt, så katalysatorstedet kan bruges igen."

"I modsætning til mange andre former for metal nanopartikler, en icosahedral nanokrystal er ikke en enkelt krystal, men har mange tvilling (defekte) grænser inden for denne form. Tidligere simuleringsdata tyder på, at det er ustabilt for Pt-nanopartikler at eksistere i denne form ved ca. 1-2 nm og, Ja, Det er ualmindeligt, at Pt -nanopartikler har denne morfologi. "Meget ensartede Pt icosahedrale nanokrystaller med en kantlængde på 8,8 nm blev syntetiseret af Yangs forskningsgruppe. De var fremstillet af platinacetylacetonat i dodecylamin og med en lille mængde oliesyre ved hjælp af en varm injektion -assisted GRAILS (gasreducerende middel i flydende opløsning) tilgang. I GRAILS tilgang, inklusion af CO-gas letter i høj grad dannelsen af ​​veldefinerede former.

"Vores resultater viste, at nøglefaktorerne for formkontrol inkluderer hurtig nukleering, kinetisk styret vækst, og beskyttelse mod oxidation med luft, " tilføjede Zhou. Ved at justere disse nøgleparametre, Pt hyper-forgrenede stænger, terninger, og octapoder blev også opnået.

"Vi undersøger i øjeblikket, hvorfor denne form dannes i vores systemer, og hvordan vi kan bruge dette princip til at producere andre usædvanlige og potentielt nyttige Pt og dets legerede nanopartikler, "Bemærkede Yang." Den høje renhed (> 95 %) af produkterne giver de ideelle modelmaterialer til at studere struktur/morfologi-egenskabsforhold. En sådan mekanistisk forståelse er værdifuld for design af avancerede, højtydende metal- og metallegeringskatalysatorer."