Name: Synthese van Platinum-nikkel Nanowires en optimalisatie voor zuurstof vermindering van prestaties (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-27T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 2 s
Description: Leer de synthese van platinum-nickel nanodraden voor zuurstofreductie in brandstofcellen. Deze methode optimaliseert platinumgebruik en verbetert elektrochemische prestaties.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Financiële steun werd voorzien door de US Department of Energy, Office van energie-efficiëntie en hernieuwbare energie onder contractnummer DE-AC36-08GO28308 naar NREL.

1. synthese van Pt-Ni Nanowires
<ol><li>Om te beginnen met het proces van verplaatsing, schorten de sjabloon nanowire nikkel in water en verwarmen tot 90 ° C.<ol>
<li>Toevoegen van 40 mg verkrijgbare, nikkel nanowires tot 20 mL gedeïoniseerd water in een centrifugebuis 50 mL. Bewerk ultrasone trillingen ten het gedurende 5 minuten. Opmerking: De nanowires zijn ongeveer 150-250 nm in diameter en 100-200 µm in lengte.</li>
		<li>De zwevende nanowires overbrengen in een 250 mL glazen ronde onderkant kolf en voeg 60 mL gedeïoniseerd water. Verhit de kolf tot 90 ° C in een bad met minerale olie. Roer het reactiemengsel bij 500 omwentelingen per minuut met een peddel van polytetrafluorethyleen verbonden met een glazen schacht en elektrische roerder.</li>
	</ol>
</li>
	<li>De Pt-Ni nanowires vormen door spontane galvanische verplaatsing.<ol>
<li>8.1 mg kalium tetrachloroplatinate aan 15 mL gedeïoniseerd water toevoegen. De oplossing toevoegen aan een 20 mL spuit met ongeveer 8 cm 0.318 cm polyurethaan gebaseerde buis aangesloten op de tip. Plaats de spuit in een geautomatiseerde-spuitpomp en stelt het tarief aan 1 mL/min.</li>
		<li>Start de spuitpomp en laat de pomp om toe te voegen van de oplossing in de kolf met ronde bodem meer dan 15 min. warmte de erlenmeyer op 90 ° C gedurende 2 uur.</li>
		<li>Centrifugeer de oplossing bij 2.500 x g gedurende 15 minuten, en giet het supernatant in een afvalstroom. Resuspendeer de solidswith Bad ultrasoonapparaat (ongeveer 10 s) met behulp van de verse oplossing (water of 2-propanol, zoalsgespecificeerd). Centrifugeer de oplossing opnieuw en verwijder de bovendrijvende substantie. Herhaal het wasproces driemaal met gedeïoniseerd water en vervolgens eenmaal met 2-propanol.</li>
		<li>Droog de Pt-Ni nanowires bij 40 ° C in een vacuüm oven's nachts (ongeveer 16 h).</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Controleer samenstelling met inductief gekoppeld Plasma massaspectrometrie (ICP-MS).
Opmerking: Katalysator samenstelling moet 7.3 ± 0,3% van de PM Pt.
<ol><li>Digest 1 mg van monster 10 ml van aqua regia bij kamertemperatuur 's nachts.</li>
	<li>Verdun tot concentraties van 200, 20 en 2 ppb, met een matrix matching van de verdunningen naar 1,5% zoutzuur en 0,5% salpeterzuur.<ol>
<li>Voeg 20 µL van digestaat in 9,98 mL stockoplossing (1,5%-zoutzuur en 0,5% salpeterzuur) voor 200 ppb; 2 µL van digestaat in 10,00 mL van de stockoplossing (1,5%-zoutzuur en 0,5% salpeterzuur) voor 20 ppb; en 0.2 µL van digestaat in 10,00 mL van de stockoplossing (1,5%-zoutzuur en 0,5% salpeterzuur) voor 2 ppb. De verdunningen met behulp van een filter 0.4 µm polytetrafluorethyleen-gebaseerd filteren.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. na synthese proces van de Pt-Ni Nanowires door gloeien en zuur uitloging.
<ol><li>Waterstof ontharden de gesynthetiseerde Pt-Ni nanowires.</li>
	<li>Het hele nanowire monster toevoegen aan een buisvormige oven. Toepassing vacuüm 's nachts op de buis. Opmerking: sinds gas flow (waterstof, zuurstof) werd gebruikt bij verhoogde temperatuur in de tubulaire oven, veiligheidsoverwegingen nodig waren. De buis-gas verbindingen werden gebouwd om ervoor te zorgen dat het apparaat vacuüm en 500 Torr van tegendruk tijdens operatie kon verwerken. De uitlaat buis werd ontlucht om te putten, en de hele oven werd geplaatst in een behuizing die geventileerd op een uitlaat lijn.<ol>
<li>Het voeden van een lage stroomsnelheid van waterstof in de buis met 500 Torr van tegendruk.</li>
		<li>Verwarm het monster tot 250 ° C gedurende 2 uur, met een snelheid van 10 ° C/min. helling.</li>
		<li>Toestaan voor de steekproef afkoelen tot kamertemperatuur natuurlijk.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Zure leach de waterstof gegloeid Pt-Ni nanowires.<ol>
<li>25 mg van de nanowires toevoegen aan 20 mL gedeïoniseerd water en bewerk ultrasone trillingen ten bad. De zwevende nanowires overbrengen in een 100 mL ronde onderkant kolf.</li>
		<li>Voeg kamertemperatuur verdund salpeterzuur aan de kolf (25 mL 0,2 M salpeterzuur aan 25 mL water/nanowire vering), breng de inhoud van de kolf aan 50 mL 0,1 M salpeterzuur, en schud de kolf om ervoor te zorgen een uniforme concentratie. Het salpeterzuur allemaal tegelijk toevoegen.</li>
		<li>Verbind de kolf met een Schlenk-lijn. Zet het vacuüm voor 10 min en vervolgens het vacuüm afsluiten. Langzaam voeg stikstofgas in de lijn en laat de kolf Ga bij kamertemperatuur voor 2 h. verwijderen van de kolf uit het Schlenk-lijn en wassen van de producten zoals beschreven in stap 1.2.3.</li>
		<li>Controleer de compositie bij ICP-MS, die 15.2 ± 0,3 moet % van de PM Pt.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Zuurstof ontharden de zure leached Pt-Ni nanowires.<ol>
<li>De nanowires toevoegen aan een commercieel beschikbare buisvormige oven. Toepassing vacuüm 's nachts op de buis.</li>
		<li>Het voeden van een laag debiet van zuurstof in de buis met 500 Torr van tegendruk.</li>
		<li>Verwarm het monster, tot 175 ° C gedurende 2 uur, met een snelheid van 10 ° C/min. helling.</li>
		<li>Toestaan voor de steekproef afkoelen tot kamertemperatuur natuurlijk.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. elektrochemisch karakteriseren de Nanowires in roterende schijf elektrode (RDE) Half-Cells8
<ol><li>Coat de glazig Koolelektroden werken.<ol>
<li>Voegt katalysator, waarin 73 µg voor Pt, toe tot 7,6 mL gedeïoniseerd water in een flesje van 20 mL Scintillatie, en vervolgens 2.4 mL 2-propanol. De inhoud van de flacon worden vervolgens de inkt genoemd. Ijs van de inkt gedurende 5 minuten en voeg vervolgens 10 µL van een commercieel verkrijgbare ionomer. Opmerking: voor de als-gesynthetiseerd en waterstof gegloeid katalysator, 1 mg (7.3 pm % Pt) moet worden gebruikt. Voor het zuur doorgespoeld en zuurstof gegloeid katalysator, moet 480 µg (15.2 pm % Pt) worden gebruikt.</li>
		<li>Bewerk ultrasone trillingen ten de inkt in ijs, 30 s door hoorn gevolgd door 20 min van bad en 30 s door hoorn. 7,5 mL van de inkt aan 0.5 mg graphitized koolstof nanofibers toevoegen.</li>
		<li>Bewerk ultrasone trillingen ten de inkt in ijs, 30 s door hoorn gevolgd door 20 min van bad en 30 s door hoorn. Pipetteer 10 µL van inkt op een glazig koolstof werken elektrode (5 mm buitendiameter), met de omgekeerde elektrode ronddraaiende 100 rpm. Na de inkt pipetteren, de rotatie naar 700 rpm te verhogen.</li>
		<li>Bewerk de inkt weer (30 s hoorn, 20 min bad, 30 s hoorn) terwijl de elektrode dries ultrasone trillingen ten en Pipetteer een extra inkt (10 µL) op de elektrode. Voortzetting van het coatingproces te verhogen van het laden tot 1,9 µg cmelec-2, vijf 10 µL druppels inkt.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Monteer de RDE-teststation.<ol>
<li>Geniet van het glaswerk overnachting in geconcentreerd zwavelzuur. Vervolgens geniet het glaswerk overnachting in een commercieel beschikbare alternatief voor chroomzuur. Kook achtmaal in gedeïoniseerd water. Monteer het glaswerk, door het aansluiten van de werken, de teller, en de referentie-elektroden naar de belangrijkste testen-cel. Opmerking: Het half-cells rde-een drie-elektrode-configuratie wordt gebruikt. De elektroden van de beroeps- en strijd waren glazig koolstof en Pt mesh, respectievelijk. De referentie-elektrode is een omkeerbare waterstofelektrode (RHE), een Pt draad vervat in een glazen waterpijp met 0,1 M perchloorzuuroplossing elektrolyt.</li>
		<li>Vul de RDE-half-cell met 0,1 M perchloorzuuroplossing. De elektrode werken sluit aan op een commercieel beschikbare gemoduleerde snelheidsregelaar en dompelen de tip van de elektrode werken.</li>
		<li>Electrochemische metingen met een commercieel verkrijgbare potentiostaat nemen. Leegmaken van de elektrolyt met stikstof gedurende 7 minuten.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Neem elektrochemische oppervlakten.<ol>
<li>Invoerparameters in een geautomatiseerde cyclische voltammetrie-bestand geleverd door de fabrikant van de potentiostaat. Het nummer van de cyclus instelt op 50, de scanfrequentie 100 mV s-1, de lagere potentie om 0,025 V, en de bovenste potentieel voor 1.4 V. Run het bestand cyclische voltammetrie en gooi de elektrolyt. Vullen met 0,1 M perchloorzuuroplossing en purge met koolmonoxide.</li>
		<li>Invoerparameters in een geautomatiseerde potentieel opslaan bestand geleverd door de fabrikant van de potentiostaat. De potentiële 0,1 V en de tijd ingesteld op 20 min, en beginnen met het draaien van de elektrode werken bij 2500 rpm. Stormloop naar de vijl voor potentiële greep: voor de eerste 10 min van het programma, purge koolmonoxide; voor de tweede 10 min van het programma, purge stikstof. Tijdens de laatste 30 s van de wachtruimte, de rotatie uitschakelen en instellen van de bubbler tot deken van het elektrolyt.</li>
		<li>Invoerparameters in een geautomatiseerde cyclische voltammetrie-bestand geleverd door de fabrikant van de potentiostaat. Instellen hoeveel cyclus 3, de scanfrequentie 20 mV s-1, het potentieel van de start tot 0,1 V, de lagere potentie om 0,025 V, en de bovenste potentieel voor 1.2 V. Run het cyclische voltammetrie bestand.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Nemen zuurstof vermindering polarisatie curven.<ol>
<li>Purge de elektrolyt met zuurstof voor ten minste 7 min. met de werkende elektrode ronddraaiende 2500 rpm.</li>
		<li>De zuurstof-purge ingesteld op deken de elektrolyt en langzaam de werkende elektrode rotatie tot 1600 TPM.</li>
		<li>Invoerparameters in een geautomatiseerde lineaire sweep voltammetrie bestand geleverd door de fabrikant van de potentiostaat. Instellen hoeveel cyclus tot en met 10, de scanfrequentie 20 mV s-1, het potentieel van de start naar -0,1 V, en het einde potentieel voor 1.05 V. Run het lineaire sweep voltammetrie bestand. Gooi de elektrolyt.</li>
		<li>Vullen met 0,1 M perchloorzuuroplossing en purge met zuurstof voor ten minste 7 min. Rerun de lineaire sweep voltammetrie bestand in stap 4.4.3 gebruikt.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Duurzaamheid tests uitvoeren.<ol>
<li>Het leegmaken van de elektrolyt met stikstof terwijl het draaien van de elektrode werken bij 2500 rpm. De stikstof-purge ingesteld op deken de elektrolyt en stoppen van de rotatie van de elektrode werken.</li>
		<li>Invoerparameters in een geautomatiseerde cyclische voltammetrie-bestand geleverd door de fabrikant van de potentiostaat. Instellen hoeveel cyclus aan 30.000, de scanfrequentie 500 mV s-1, de lagere potentieel 0,6 V, en de bovenste potentieel voor 1.0 V. Run het cyclische voltammetrie bestand.</li>
		<li>Neem na duurzaamheid, elektrochemische oppervlakten en zuurstof vermindering polarisatie krommen met behulp van de protocollen geleverd in stappen 4.3 en 4.4.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Papageorgopoulos, D. U.S. Department of Energy. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review14/fc000_papageorgopoulos_2014_o.pdf">http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review14/fc000_papageorgopoulos_2014_o.pdf</a> (2014).</li>
<li>Bregoli, L. J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0013468678850257">Influence of Platinum Crystallite Size on Electrochemical Reduction of Oxygen in Phosphoric-Acid.</a> Electrochim. Acta. 23 (6), 489-492 (1978).</li>
<li>Debe, M. U.S. Department of Energy. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review09/fc_17_debe.pdf">http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review09/fc_17_debe.pdf</a> (2009).</li>
<li>Debe, M. K., Parsonage, E. E. Nanostructured electrode membranes. US patent. , (1994).</li>
<li>Papandrew, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/160/8/F848.abstract">Oxygen Reduction Activity of Vapor-Grown Platinum Nanotubes.</a> ECS Trans. 50 (2), 1397-1403 (2013).</li>
<li>Alia, S. M., Yan, Y. S., Pivovar, B. S. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/cy/c4cy00736k/unauth#!divAbstract">Galvanic displacement as a route to highly active and durable extended surface electrocatalysts.</a> Cat. Sci. Tech. 4 (10), 3589-3600 (2014).</li>
<li>Alia, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cs401081w">Platinum-Coated Nickel Nanowires as Oxygen-Reducing Electrocatalysts.</a> ACS Cat. 4 (4), 1114-1119 (2014).</li>
<li>Alia, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsomega.7b00054">Exceptional Oxygen Reduction Reaction Activity and Durability of Platinum-Nickel Nanowires through Synthesis and Post-Treatment Optimization.</a> ACS Omega. 2 (4), 1408-1418 (2017).</li>
<li>Norskov, J., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp047349j">Origin of the Overpotential for Oxygen Reduction at a Fuel-Cell Cathode.</a> J. Phys. Chem. B. 108 (46), 17886-17892 (2004).</li>
<li>Sha, Y., Yu, T. H., Merinov, B. V., Shirvanian, P., Goddard, W. A. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp303966u">Mechanism for Oxygen Reduction Reaction on Pt3Ni Alloy Fuel Cell Cathode.</a> J. Phys. Chem. C. 116 (40), 21334-21342 (2012).</li>
<li>Paulus, U. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468602003493">Oxygen reduction on high surface area Pt-based alloy catalysts in comparison to well defined smooth bulk alloy electrodes.</a> Electrochim. Acta. 47 (22-23), 3787-3798 (2002).</li>
<li>Stamenkovic, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changing+the+activity+of+electrocatalysts+for+oxygen+reduction+by+tuning+the+surface+electronic+structure%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem%22%5BJournal%5D)">Changing the activity of electrocatalysts for oxygen reduction by tuning the surface electronic structure.</a> Angew. Chem. 118 (18), 2963-2967 (2006).</li>
<li>Cui, C., Gan, L., Heggen, M., Rudi, S., Strasser, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compositional+segregation+in+shaped+Pt+alloy+nanoparticles+and+their+structural+behaviour+during+electrocatalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Mater%22%5BJournal%5D)">Compositional segregation in shaped Pt alloy nanoparticles and their structural behaviour during electrocatalysis.</a> Nat Mater. 12 (8), 765-771 (2013).</li>
<li>Chen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+Crystalline+Multimetallic+Nanoframes+with+Three-Dimensional+Electrocatalytic+Surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Highly Crystalline Multimetallic Nanoframes with Three-Dimensional Electrocatalytic Surfaces.</a> Science. 343 (6177), 1339-1343 (2014).</li>
<li>Alia, S., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201001035/abstract">Porous Platinum Nanotubes for Oxygen Reduction and Methanol Oxidation Reactions.</a> Adv. Funct. Mater. 20 (21), 3742-3746 (2010).</li>
<li>Alia, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cs300664g">Platinum Coated Copper Nanowires and Platinum Nanotubes as Oxygen Reduction Electrocatalysts.</a> ACS Cat. 3 (3), 358-362 (2013).</li>
<li>Alia, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cs500370q">Platinum-Coated Cobalt Nanowires as Oxygen Reduction Reaction Electrocatalysts.</a> ACS Cat. 4 (8), 2680-2686 (2014).</li>
<li>Alia, S. M., Duong, K., Liu, T., Jensen, K., Yan, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Palladium+and+Gold+Nanotubes+as+Oxygen+Reduction+Reaction+and+Alcohol+Oxidation+Reaction+Catalysts+in+Base%5BTitle%5D)+AND+%22ChemSusChem%22%5BJournal%5D)">Palladium and Gold Nanotubes as Oxygen Reduction Reaction and Alcohol Oxidation Reaction Catalysts in Base.</a> ChemSusChem. , (2014).</li>
<li>Xu, H. U.S. Department of Energy. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review14/pd103_xu_2014_o.pdf">http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review14/pd103_xu_2014_o.pdf</a> (2014).</li>
<li>Xu, H. U.S. Department of Energy. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review15/pd103_xu_2015_o.pdf">http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review15/pd103_xu_2015_o.pdf</a> (2015).</li>
<li>Alia, S. M., Pylypenko, S., Neyerlin, K. C., Kocha, S. S., Pivovar, B. S. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/162/12/F1299.full">Platinum Nickel Nanowires as Methanol Oxidation Electrocatalysts.</a> J. Electrochem. Soc. 162 (12), 1299-1304 (2015).</li>
<li>Alia, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://jes.ecsdl.org/content/163/3/F296.full">Oxidation of Platinum Nickel Nanowires to Improve Durability of Oxygen-Reducing Electrocatalysts.</a> J. Electrochem. Soc. 163 (3), 296-301 (2016).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Deze protocollen zijn gebruikt voor de productie van uitgebreide oppervlakte electrocatalysts met zowel hoge oppervlakten en specifieke activiteiten in het zuurstof reductie reactie8. Door het storten van Pt naar nanostructured sjablonen, de nanowires vermeden lage gecoördineerde sites en Minimaliseer deeltje grootte effecten, specifieke activiteiten meer dan 12 keer groter is dan koolstof-ondersteunde Pt nanodeeltjes produceren. Met behulp van galvanische verplaatsing als de synthese aanpak produ...

Proton uitwisseling membraan brandstofcellen zijn gedeeltelijk beperkt door de hoeveelheid en de kosten van platina in de katalysator-laag, die kan goed zijn voor de helft van de brandstofcel kosten1vereist. Brandstofcellen, zijn nanomaterialen doorgaans ontwikkeld als zuurstof vermindering van katalysatoren, aangezien de reactie kinetisch langzamer dan waterstof oxidatie. Koolstof-ondersteunde Pt nanodeeltjes worden vaak gebruikt als zuurstof vermindering van electrocatalysts als gevolg van hun hoge oppervlakte; echter ze hebben specifieke selectieve activiteit en zijn gevoelig voor duurzaamheid verliezen.
Uitgebreide dunne films bieden potentiële voordelen voor nanodeeltjes door het aanpakken van deze beperkingen. Uitgebreide Pt oppervlakken meestal produceren van specifieke activiteiten een orde van grootte groter dan nanodeeltjes, door minder actief facetten en deeltje grootte effecten te beperken, en hebben aangetoond dat duurzaam onder potentieel fietsen2,3 , 4. terwijl in uitgebreide oppervlakte electrocatalysts hoge massa activiteiten zijn bereikt, zijn verbeteringen doorgevoerd hoofdzakelijk door stijgingen in specifieke activiteit en het type katalysator heeft is beperkt tot Pt met een lage oppervlakte (10 m2 g PT -1) 3 , 4 , 5.
Spontane galvanische verplaatsing combineert de aspecten van corrosie en electrodeposition6. Het proces is over het algemeen beheerst door de standaard redox-mogelijkheden van de twee metalen, en de afzetting treedt gewoonlijk op wanneer de metalen catie meer reactief dan de sjabloon is. De verplaatsing heeft de neiging voor de productie van nanostructuren die overeenkomen met de morfologie van de sjabloon. Door het toepassen van deze techniek te uitgebreide nanostructuren, kunnen Pt gebaseerde katalysatoren worden gevormd die van de hoge specifieke zuurstof vermindering van activiteit van uitgebreide dunne lagen profiteren. Door gedeeltelijke verplaatsing, kleine hoeveelheden van Pt zijn neergelegd, en materialen met hoge oppervlaktes (> 90 m2 gPt-1)7,8hebben geproduceerd.
Deze protocollen betrekken waterstof gloeien Meng Pt en Ni zones te verbeteren van zuurstof vermindering van activiteit. Een aantal studies hebben theoretisch opgericht het mechanisme en experimenteel bevestigd een legerings effect in vermindering van de zuurstof van de Pt. Modelleren en Pt-OH en Pt-O binding aan zuurstof vermindering van activiteit te correleren suggereren dat Pt kan worden verbeterd door middel van lattice compressie9,10. Pt legeringen met kleinere overgangsmetalen heeft bevestigd dat dit voordeel, en Pt-Ni is onderzocht in een aantal vormen, met inbegrip van polykristallijne, gefacetteerd elektroden, nanodeeltjes en nanostructuren11,12, 13,14.
Galvanische verplaatsing is gebruikt in de Pt-zuurstof reductie katalysator ontwikkeling met een verscheidenheid van andere sjablonen, waaronder zilver, koper en kobalt nanostructuren15,16,17. De synthese techniek is ook gebruikt in de afzetting van andere metalen en heeft electrocatalysts voor brandstofcellen, electrolyse en de elektrochemische oxidatie van alcoholen18,19,20, 21. Soortgelijke protocollen kunnen ook worden aangepast voor de synthese van nanomaterialen met een breder scala van elektrochemische toepassingen.

<table><tbody><tr><td>Nickel nanowires</td><td>Plasmachem GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>250 mL ronde bodemkolf</td><td>Ace Glass</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Verwarmingsplaat</td><td>VWR International</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mineraalolie</td><td>VWR International</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kaliumtetrachloorplatinaat</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spuitpomp</td><td>New Era Pump Systems</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rotator</td><td>Arrow Engineering</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Teflon roerder</td><td>Ace Glass</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Glazen as</td><td>Ace Glass</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Split hinge buisvormige oven</td><td>Lindberg</td><td></td><td>Op maat gemaakt in eigen beheer</td></tr><tr><td>Schlenk-lijn</td><td>Ace Glass</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Condensors</td><td>VWR International</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Salpeterzuur</td><td>Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>2-propanol</td><td>Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nafion ionomer (5 wt. %)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Glasachtige koolstof werkende elektrode</td><td>Pine Instrument Company</td><td></td><td></td></tr><tr><td>RDE glaswerk</td><td>Precision Glassblowing</td><td></td><td>Op maat gemaakt in eigen beheer</td></tr><tr><td>Platinadraad</td><td>Alfa Aesar</td><td></td><td>Op maat gemaakt in eigen beheer</td></tr><tr><td>Platina gaas</td><td>Alfa Aesar</td><td></td><td>Op maat gemaakt in eigen beheer</td></tr><tr><td>MSR Rotator</td><td>Pine Instrument Company</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Potentiostat</td><td>Metrohm Autolab</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

synthese van platinum-nikkel nanowires en optimalisatie voor zuurstof vermindering van prestaties

Synthesis of Platinum-nickel Nanowires and Optimization for Oxygen Reduction Performance

Platina-nikkel (Pt-Ni) nanowires werden ontwikkeld als electrocatalysts van de brandstofcel, en werden geoptimaliseerd voor de prestaties en duurzaamheid in de reactie van de vermindering van zuurstof. Spontane galvanische verplaatsing werd gebruikt voor het storten van Pt lagen op Ni nanowire substraten. De aanpak van de synthese geproduceerd katalysatoren met hoge specifieke activiteiten en hoge Pt oppervlakten. Waterstof gloeien verbeterd Pt en Ni mengen en specifieke activiteiten. Zuur uitloging werd gebruikt om bij voorkeur Ni in de buurt van het oppervlak van de nanowire, en zuurstof gloeien werd gebruikt om te stabiliseren in de buurt van het oppervlak Ni, verbetering van de duurzaamheid en het minimaliseren van Ni ontbinding. Deze protocollen detail de optimalisatie van elke stap na synthese verwerking, met inbegrip van waterstof gloeien tot 250 ° C, blootstelling aan 0,1 M salpeterzuur en zuurstof gloeien tot 175 ° C. Door deze stappen, Pt-Ni nanowires geproduceerd verhoogde activiteiten meer dan een orde van grootte dan Pt nanodeeltjes, terwijl het aanbieden van belangrijke duurzaamheid verbeteringen. De gepresenteerde protocollen zijn gebaseerd op Pt-Ni systemen in de ontwikkeling van katalysatoren van de brandstofcel. Deze technieken zijn ook gebruikt voor een verscheidenheid van metalen combinaties, en kunnen worden toegepast voor de ontwikkeling van katalysatoren voor een aantal elektrochemische processen.

Spontane galvanische verplaatsing van Ni nanowires met Pt, met behulp van het opgegeven bedrag, geproduceerd Pt-Ni nanowires die 7,3% van de PM Pt (Figuur 1 en Figuur 2A waren). Enige aanpassing aan het bedrag van de voorloper van de Pt mogelijk moet bereiken de optimale Pt laden. De verschuiving van de PT is gevoelig voor de dikte van de Ni oxide bovenlaag, die kan variëren op basis van de sjabloon leeftijd (luc...

Het protocol beschrijft de synthese en de elektrochemische testen van platina-nikkel nanowires. Nanowires werden gesynthetiseerd door de galvanische verplaatsing van een nikkel nanowire sjabloon. Na synthese verwerking, met inbegrip van waterstof gloeien, zuur uitloging en zuurstof gloeien werden gebruikt voor het optimaliseren van nanowire prestaties en duurzaamheid in de reactie van de vermindering van zuurstof.

Synthese van Platinum-nikkel Nanowires en optimalisatie voor zuurstof vermindering van prestaties

Platinum-nickel (Pt-Ni) nanowires were developed as fuel cell electrocatalysts, and were optimized for the performance and durability in the oxygen ...

Het algemene doel van deze procedure is om platina-gebaseerde, uitgebreide oppervlakte-elektro-katalysatoren te produceren, die een hoog prestatieniveau en duurzaamheid aantonen in de zuurstofreducerende reactie. Deze methode kan helpen bij het aanpakken van belangrijke kwesties in waterstofbrandstofcellen door de hoeveelheid platina te verminderen en de kosten van de katalysatorlaag te verlagen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het materialen produceert met hoge elektrochemische oppervlaktegebieden, attritiebeperking van oppervlaktekatalysatoren.Begin de nanodraadsynthesestappen met het verplaatsingsproces. Voeg in een centrifugeerbuis van 50 milliliter 20 milliliter gedeïoniseerd water en 40 milliliter nikkelnanodraden toe. Plaats het mengsel in een sonicator en soniceer gedurende vijf minuten.Bereid ondertussen een mineraal oliebadje en een elektrische roerder voor. Haal de opgehangen nanodraden uit de sonicator en breng ze over naar een glazen, 250 milliliter ronde bodemkolf. Voeg aan de kolf 60 milliliter gedeïoniseerd water toe.Plaats het vervolgens in het minerale bad om op 90 graden Celsius te worden verwarmd, en tegelijkertijd geroerd bij 500 RPM. Rust d

synthesis-platinum-nickel-nanowires-optimization-for-oxygen-reduction

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

Zilveren nanodraden kunnen tegelijkertijd elektronen en optische informatie vervoeren in de vorm van oppervlakteplasmonen. Hier wordt een procedure beschreven om een dergelijke gedeelde circuit te realiseren en de beperkingen bij het propageren van beide informatiedragers worden geëvalueerd.

Plasmonische transport evalueren in stroomvoerende zilveren nanodraden

Procedures worden beschreven om gesegmenteerde en coaxiale nanodraden te bereiden via gesjabloneerd elektrodepositie in nanoporiën. Als voorbeelden werden gesegmenteerde nanodraden bestaande uit Ag en ZnO segmenten gemaakt, en coaxiale nanodraden bestaande uit een TiO2 schil en een Ag kern. De nanodraden werden gebruikt in experimenten met fotokatalytische waterstofvorming.

Bereiding en het gebruik van fotokatalytisch actieve Segmented Ag | ZnO en coax TiO<sub&gt; 2</sub&gt;-Ag Nanodraden Gemaakt door Templated Elektrodepositie

Een protocol voor de synthese van spons-achtig en vouw-achtige Ni1-xNbxO nanodeeltjes door chemische neerslag wordt gepresenteerd.

Chemische neerslag methode voor de synthese van Nb2O5 bewerkt Bulk nikkel katalysatoren met hoge specifieke oppervlakte

Hier presenteren we een protocol voor de synthese en elektrochemische testen van overgangsmetalen enkele atomen gecoördineerd grafeen vacatures als actieve centra voor selectieve kooldioxide te beperken tot controle van de koolmonoxide in waterige oplossingen.

Synthese and Characterizations van de prestaties van overgangsmetalen enkel atoom katalysator voor elektrochemische CO2 reductie

Wij rapporteren een oplossingsgerichte methode voor het synthetiseren van substraat-gebonden Au nanowires. Door de moleculaire liganden gebruikt tijdens de synthese tuning, kunnen de Au nanowires worden gekweekt uit verschillende ondergronden met verschillende oppervlakte-eigenschappen. Au nanowire gebaseerde nanostructuren kan ook gesynthetiseerd worden door het aanpassen van de parameters van de reactie.

Synthese van substraat-gebonden Au Nanowires Via een mechanisme van het actieve oppervlak groei

Voor een continue en schaalbare synthese van edel metaal-gebaseerde nanocomposieten, een nieuwe fotokatalytische reactoren is ontwikkeld en haar structuur, werking beginselen en product kwaliteit optimalisatie strategieën worden beschreven.

Een continue-stroom fotokatalytische Reactor voor de juist gecontroleerde afzetting van metalen nanodeeltjes

Een synthesemethode om poreuze op platina gebaseerde macrobuizen en macrobalken met een vierkante doorsnede te verkrijgen door chemische reductie van onoplosbare zoutnaaldensjablonen wordt gepresenteerd.

Een salt-templated synthesemethode voor op poreuze platina gebaseerde macrobalken en macrobuisjes

Hier wordt een protocol gepresenteerd voor de synthese van zilver-palladium (Ag-Pd) legering nanodeeltjes (NPs) ondersteund op ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2). Dit systeem maakt het mogelijk om energie te oogsten uit zichtbare lichtbestraling om moleculaire transformaties te versnellen en te beheersen. Dit wordt geïllustreerd door nitrobenzeenreductie bij lichte bestraling gekatalyseerd door Ag-Pd/ZrO2 NPs.

Bereiding van zilver-palladium gelegeerde nanodeeltjes voor plasmonische katalyse onder zichtbare lichtverlichting

Hier presenteren we een protocol om co-nanodeeltjes te synthetiseren die worden ondersteund op koolstofnanobuisjes met co- en n-dopants voor waterstofproducties.

Synthese van metalen nanodeeltjes ondersteund op koolstofnanobuis met gedopeerde co- en N-atomen en de katalytische toepassingen ervan bij waterstofproductie

Dit protocol toont een handige methode voor het vergelijken van de katalytische eigenschappen van ondersteunde platinakatalysatoren, gesynthetiseerd door afzetting van nanosized colloïden of door impregnatie. De hydrogenering van cyclohexeen dient als een modelreactie om de katalytische activiteit van de katalysatoren te bepalen.

Katalytische reacties bij amine-gestabiliseerde en ligandvrije platina nanodeeltjes ondersteund op Titania tijdens hydrogenering van alkenen en aldehyden

Nikkelhydroxide nanosheets worden gesynthetiseerd door een microgolf-geassisteerde hydrothermale reactie. Dit protocol toont aan dat de reactietemperatuur en -tijd die worden gebruikt voor microgolfsynthese van invloed zijn op de reactieopbrengst, kristalstructuur en lokale coördinatieomgeving.

Effect van microgolfsyntheseomstandigheden op de structuur van nikkelhydroxide-nanosheets

Leer de synthese van platinum-nickel nanodraden voor zuurstofreductie in brandstofcellen. Deze methode optimaliseert platinumgebruik en verbetert elektrochemische prestaties.

Synthese van Platinum-nikkel Nanowires en optimalisatie voor zuurstof vermindering van prestaties

Meer video's verkennen