Dynamische, Zugdehnung wird auf TiO2 Dünnschichten angewendet, um die Auswirkungen der Belastung auf die Elektrokatalyse zu untersuchen, insbesondere auf die Protonenreduktion und Wasseroxidation. TiO2-Folien werden durch thermische Behandlung der pseudoelastischen NiTi-Legierung (Nitinol) hergestellt.
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Methodenartikel
Anwendung dynamischer Dehnung auf Dünnoxidfolien immobilisiert auf einer pseudoelastischen Nickel-Titan-Legierung
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Die direkte Veränderung der Materialstruktur/-funktion durch Dehnung ist ein wachsendes Forschungsgebiet, das es ermöglicht hat, dass neuartige Eigenschaften von Materialien entstehen. Die Optimierung der Materialstruktur kann erreicht werden, indem eine externe Kraft gesteuert wird, die den Materialien auferlegt wird, und Spannungs-Dehnungsreaktionen induzieren (d. h. dynamische Dehnung)anzurechnen. Elektroaktive Dünnschichten werden in der Regel auf form- oder volumenabstimmbaren elastischen Substraten abgelagert, wo mechanische Belastung (d. h. Kompression oder Spannung) die Filmstruktur und -funktion durch auferlegte Dehnung beeinflussen kann. Hier fassen wir Methoden zur Belastung von n-Typ dotierten Titandioxid (TiO2) Folien zusammen, die durch eine thermische Behandlung einer pseudoelastischen Nickel-Titan-Legierung (Nitinol) hergestellt werden. Der Hauptzweck der beschriebenen Methoden besteht darin, zu untersuchen, wie sich Die Dehnung auf die elektrokatalytischen Aktivitäten von Metalloxid auswirkt, insbesondere auf die Wasserstoffentwicklung und die Sauerstoffentwicklungsreaktionen. Das gleiche System kann angepasst werden, um die Wirkung der Belastung breiter zu untersuchen. Dehnungstechnik kann zur Optimierung einer Materialfunktion sowie zur Gestaltung einstellbarer, multifunktionaler (Foto-)elektrokatalytischer Materialien unter externer Spannungskontrolle eingesetzt werden.
Einleitung
Die Fähigkeit, die Oberflächenreaktivität von katalytischen Materialien durch die Einführung von Stamm zu verändern, wurde weithin anerkannt1,2,3. Auswirkungen der Dehnung in kristallinen Materialien können entweder durch Anpassen der Materialarchitektur (statische Dehnung) oder durch Anwendung einer variablen externen Kraft (dynamische Dehnung) eingeführt werden. In kristallinen Materialien kann statische Dehnung durch Doping eingeführt werden4, De-Legierung5,6, glühen
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Protokoll
1. Herstellung von NiTi/TiO2 Elektroden
- Chemisches und mechanisches Polieren von NiTi-Substraten
- Die superelastische NiTi-Folie (0,05 mm Dicke) in 1 cm x 5 cm Streifen schneiden.
- Polnische Probe mit 320-, 600- und 1200-Grit-Schleifpapier, und dann mit Reinstwasser (18,2 Mio.) abspülen.
- Polnische Probe mit 1'm-Diamant, 0,25 m Diamant und 0,05 m Aluminiumoxid-Polierung.
- Nach dem Polieren 5 min in sequentiellen Bädern mit Reinstwasser (18,2 Mio.), Isopropanol, Ethanol, Reinstwasser (18,2 Mio. ) beschallen und dann unter Stickstoff trocknen (verwendete organische Lösungsmittel waren Reagenzienqualität).
VORS....
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Ergebnisse
Vorbehandelte NiTi-Folien werden bei 500 °C unter aeroben Bedingungen oxidiert (Abbildung 1). Aufgrund der oxophilen Natur von Titan führt die Kalzinierung bei erhöhten Temperaturen zu einer Oberflächenschicht aus rutilem TiO2. Die Dicke der Schicht und der Grad der n-Typ-Dotierung werden durch Glühzeit und Temperatur beeinflusst, die sich in Farbwechsel von grau (unbehandelte Probe) zu einheitlichem Blau/Lila nach 20 min Erwärmung widerspiegelt(Abbildung 2
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Diskussion
Nitinol ist ein geeignetes elastisches Substrat für die Anwendung mechanischer Beanspruchung auf dünne Folien. Es ist kommerziell erhältlich, hochleitfähig und lässt sich leicht funktionalisieren. Herstellung von rutilem TiO2 Dünnschichten durch thermische Behandlung von Nitinol, führt zu hoch n-Typ dotierten TiO2. Es ist wichtig zu betonen, dass NiTi/TiO2 ein einzigartiges System ist, bei dem TiO2-Folien durch thermische Behandlung von NiTi und nicht durch eine Abscheidungsmet.......
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Offenlegungen
Die Autoren erklären keine konkurrierenden Interessen.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde von allen Co-Autoren, Mitarbeitern der Alliance for Sustainable Energy, LLC, dem Manager und Betreiber des National Renewable Energy Laboratory für das U.S. Department of Energy (DOE) unter Vertrag Nr. DE-AC36-08GO28308. Finanzierung durch das U.S. DOE, Office of Science, Office of Basic Energy Sciences, Division of Chemical Sciences, Geosciences, and Biosciences, Solar Photochemistry Program.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 2-Propanol | Sigma Aldrich | 109634 | |
| Ag/AgCl (3M NaCl) Referenzelektrode | BASi | MF-2052 | |
| Alkaline Referenzelektrode | Basi | EF-1369 | |
| Ethylalkohol, Rein, 200 Proof, wasserfrei, =99,5% | Sigma Aldrich | 459836 | |
| MT I I / F u l l am SEMTester Serie | MTI Instruments | ||
| Nitinolfolie, 0,05 mm (0,002 Zoll) dicke, superelastische, flach geglühte, gebeizte Oberfläche | Alfa Aesar | 45492 | |
| PK-4 Elektrodenpolierset | BASi | MF-2060 | |
| Potentiostat 600D | CHI-Instrumente | 600D | |
| Pt-Draht | Sigma Aldrich | 267228-1G | |
| Natriumhydroxid | Sigma Aldrich | 221465 | |
| Schwefelsäure | Sigma Aldrich | 30743 |
Referenzen
- Li, J., Shan, Z., Ma, E. Elastic strain engineering for unprecedented materials properties. MRS Bulletin. 39, 108-114 (2014).
- Luo, M., Guo, S. Strain-controlled electrocatalysis on multimetallic nanomaterials. Nature Reviews Materials. 2, 17059(....
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Nachdrucke und Genehmigungen
