Forskere øger utilsigtet overfladearealet af nikkelnanopartikler til katalyse

Forskere fra North Carolina State University og Air Force Research Laboratory har opdaget, at en teknik designet til at belægge nikkelnanopartikler med silicaskaller faktisk fragmenterer materialet - skaber en lille kerne af oxideret nikkel omgivet af mindre satellitter indlejret i en silicaskal. Det overraskende resultat kan vise sig at være nyttigt ved at øge overfladearealet af nikkel, der er tilgængeligt til at katalysere kemiske reaktioner.

"Nikkel er bemærkelsesværdig for sin udbredte anvendelse i katalyse, "siger Joe Tracy, en lektor i materialevidenskab og teknik ved NC State og tilsvarende forfatter til et papir om arbejdet. "En af grundene til, at du vil belægge nikkel -nanopartikler i porøs silica, er at integrere dem i et neutralt substrat for at opretholde deres effektivitet som katalysatorer i kemiske reaktioner. Så det faktum, at denne proces kunne øge deres overfladeareal på samme tid, kan vise sig at være være gavnligt. "

Forskerne brugte en meget brugt tilgang kaldet omvendt mikroemulsion, eller omvendt micelle, at påføre en silicabelægning på nikkelnanopartikler, der var cirka 27 nanometer (nm) i diameter. Men de fandt ud af, at teknikken resulterer i en oxideret nikkelkerne, der var 7 nm i diameter, omgivet af oxiderede nikkelsatellitter kun 2 nm i diameter - alle indesluttet i en silicaskal, der var 30 nm i diameter.

"Først troede vi, at vi havde lavet en fejl, men vi var i stand til at gengive resultatet igen og igen, " siger Brian Lynch, en ph.d. studerende ved NC State og hovedforfatter på et papir om arbejdet.

"Når det oxideres og reduceres ved høje temperaturer, vi fandt ud af, at kerne-og-satellit nikkel nanopartiklerne ikke ændrede størrelse eller form væsentligt, tyder på, at de ville fungere godt i de miljøer, der er nødvendige for at katalysere kemiske reaktioner, " siger Tracy.

"Dette var en uventet opdagelse, men vi er glade for, hvordan det blev."

Papiret, "Syntese og kemisk transformation af Ni -nanopartikler indlejret i silica, " er offentliggjort i tidsskriftet Nanoskala .