Eine salzgemusterte Synthesemethode für poröse Platin-basierte Makrostrahlen und Makroröhren

F.  John Burpo; Anchor  R. Losch; Enoch  A. Nagelli; Stephen  J. Winter; Stephen  F. Bartolucci; Joshua  P. McClure; David  R. Baker; Jack  K. Bui; Alvin  R. Burns; Sean  F. O’Brien; Greg  T. Forcherio; Brittany  R. Aikin; Kelsey  M. Healy; Mason  H. Remondelli; Alexander  N. Mitropoulos; Lance Richardson; J.  Kenneth Wickiser; Deryn  D. Chu

doi:10.3791/61395

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Methodenartikel

Eine salzgemusterte Synthesemethode für poröse Platin-basierte Makrostrahlen und Makroröhren

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DOI:

10.3791/61395

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18. Mai 2020

F. John Burpo¹^,² , Anchor R. Losch¹ , Enoch A. Nagelli¹^,² , Stephen J. Winter¹ , Stephen F. Bartolucci³ , Joshua P. McClure⁴ , David R. Baker⁴ , Jack K. Bui¹ , Alvin R. Burns¹ , Sean F. O’Brien¹ , Greg T. Forcherio⁴ , Brittany R. Aikin¹ , Kelsey M. Healy¹ , Mason H. Remondelli¹ , Alexander N. Mitropoulos¹^,⁵ , Lance Richardson¹^,² , J. Kenneth Wickiser¹ , Deryn D. Chu⁴

¹Department of Chemistry and Life Science, United States Military Academy, ²Photonics Research Center, United States Military Academy, ³U.S. Army Combat Capabilities Development Command-Armaments Center, ⁴United States Army Research Laboratory-Sensors and Electron Devices Directorate, ⁵Department of Mathematical Sciences, United States Military Academy

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Es wird ein Syntheseverfahren zur Gewinnung poröser platinbasierter Makroröhren und Makrostrahlen mit einem quadratischen Querschnitt durch chemische Reduktion unlöslicher Salznadelschablonen vorgestellt.

Zusammenfassung

Die Synthese von porösen Edelmetall-Nanomaterialien mit hoher Oberfläche beruht in der Regel auf einer zeitaufwändigen Koaleszenz von vorgeformten Nanopartikeln, gefolgt von Spül- und überkritischen Trocknungsschritten, die oft zu mechanisch zerbrechlichen Materialien führen. Hier wird eine Methode zur Synthese nanostrukturierter poröser platinbasierter Makroröhren und Makroträger mit einem quadratischen Querschnitt aus unlöslichen Salznadelschablonen vorgestellt. Die Kombination von entgegengesetzt geladenen Platin-, Palladium- und Kupferquadrat-Planarionen führt zur schnellen Bildung unlöslicher Salznadeln. Je nach dem stoichiometrischen Verhältnis der in der Salzschablone vorhandenen Metallionen und der Wahl des chemischen Reduktionsmittels bilden sich entweder Makroröhren oder Makroträger mit einer porösen Nanostruktur, die entweder aus geschmolzenen Nanopartikeln oder Nanofibrillen besteht. Die elementare Zusammensetzung der Makroröhrchen und Makrostrahlen, bestimmt mit Röntgendiffraktometrie und Röntgenphotoelektronenspektroskopie, wird durch das stoichiometrische Verhältnis der in der Salzschablone vorhandenen Metallionen gesteuert. Makroröhren und Makrostrahlen können in freistehende Folien gepresst werden, und die elektrochemisch aktive Oberfläche wird mit elektrochemischer Impedanzspektroskopie und zyklischer Voltammetrie bestimmt. Diese Synthesemethode demonstriert einen einfachen, relativ schnellen Ansatz, um platinbasierte Makroröhren und Makrostrahlen mit einer stimmbaren Nanostruktur und Elementarzusammensetzung zu erreichen, die ohne benötigte Bindungsmaterialien in freistehende Folien gepresst werden können.

Einleitung

Zahlreiche Synthesemethoden wurden entwickelt, um vor allem für Katalyseanwendungen einschließlich Brennstoffzellen¹auf hoher Oberfläche poröse Platin-basierte Materialien zu erhalten. Eine Strategie, um solche Materialien zu erreichen, ist die Synthese von monodispersen Nanopartikeln in Form von Kugeln, Würfeln, Drähten und Rohren²^,³^,⁴^,⁵. Um die diskreten Nanopartikel in eine poröse Struktur für ein funktionelles Gerät zu integrieren, sind oft polymere Bindemittel und Kohlenstoffadditive erforderlich