Исследователи управляют увеличением площади поверхности никелевых наночастиц для катализа

Группа исследователей из Университета Северной Каролины и Исследовательской лаборатории ВВС выяснила, что метод, предназначенный для покрытия наночастиц никеля с помощью кремниевых оболочек, на самом деле обрывает материал, образуя небольшое ядро ​​окисленного никеля, окруженное меньшие спутники, встроенные в оболочку из диоксида кремния. Неожиданный результат может оказаться полезным благодаря расширению площади поверхности никеля, доступного для катализа химических реакций.

Во время осаждения оболочки диоксида кремния на наночастицы Ni они вытравливаются, окисляются и внедряются в диоксид кремния, который стабилизирует структуру при окислении и восстановлении. Кредит: Брайан Линч. Воспроизводится с разрешения Королевского химического общества.

Никель примечателен своими широко распространенными применениями в катализе, . Причина, по которой вы хотите покрыть наночастицы никеля в пористом кремнеземе, – это внедрить их в нейтральный субстрат, чтобы поддерживать их эффективность в качестве катализаторов в химических реакциях. Таким образом, тот факт, что этот процесс может увеличить их площадь поверхности в то же время, может оказаться полезным.

Джо Трейси, адъюнкт-профессор материаловедения и инженерии в штате НК и соответствующий автор статьи по исследованию. «

Команда использовала подход, известный как обратная микроэмульсия или обратная мицелла, для нанесения покрытия из диоксида кремния на наночастицы никеля диаметром около 27 нм. Но они обнаружили, что метод приводит к окисленному никелевому сердечнику диаметром 7 нм, окруженному окисленными никелевыми спутниками диаметром всего 2 нм – все они окружены оболочкой из диоксида кремния диаметром 30 нм.

«Сначала мы думали, что допустили ошибку, но мы смогли воспроизвести результат снова и снова», – говорит Брайан Линч, доктор философии. студент в Национальном штате и ведущий автор статьи по исследованию.

«При окислении и восстановлении при высоких температурах мы обнаружили, что наночастицы никеля и ядра и сателлита существенно не изменяют размер или форму, что говорит о том, что они будут хорошо функционировать в средах, необходимых для катализа химических реакций», Трейси говорит.

«Это было неожиданное открытие, но мы довольны тем, как это получилось».

В журнале Nanoscale была опубликована статья под названием «Синтез и химическая трансформация наночастиц Ni, внедренных в диоксид кремния». Этот документ был соавтором Брайана Андерсона, бывшего доктора философии. студент в штате NC, и Джошуа Кеннеди из Исследовательской лаборатории ВВС. Исследование было поддержано Национальным научным фондом, Научно-исследовательским лабораторией по производству материалов и производству ВВС и Управлением научных исследований ВВС.

Source link