A cepa dinâmica e detração é aplicada em tio 2 filmes finos para estudar os efeitos da tensão na eletrocatálise, especificamente redução de prótons e oxidação da água. Os filmes TiO2 são preparados pelo tratamento térmico da conectividade niti pseudo-elástica (Nitinol).
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Artigo de método
Aplicando tensão dinâmica em filmes de óxido fino imobilizado em uma liga pseudoelástica de níquel-titânio
Neste artigo
Resumo
Resumo
A alteração direta da estrutura/função do material através da cepa é uma área crescente de pesquisa que permitiu que novas propriedades dos materiais emergissem. A estrutura do material de ajuste pode ser alcançada controlando uma força externa imposta aos materiais e induzindo respostas de tensão de estresse (ou seja, aplicação de tensão dinâmica). Filmes finos eletroativos são normalmente depositados em substratos elásticos de forma ou volume, onde o carregamento mecânico (ou seja, compressão ou tensão) pode afetar a estrutura e a função do filme através da tensão imposta. Aqui, resumimos métodos para esticar filmes de dióxido de titânio dotado (TiO2)preparados por um tratamento térmico de uma liga pseudo-elástica de níquel-titânio (Nitinol). O principal objetivo dos métodos descritos é estudar como a tensão afeta as atividades eletrocatalínicas do óxido metálico, especificamente a evolução do hidrogênio e as reações da evolução do oxigênio. O mesmo sistema pode ser adaptado para estudar o efeito da tensão de forma mais ampla. A engenharia de tensão pode ser aplicada para otimização de uma função material, bem como para o design de materiais eletrocatalíticos ajustáveis e multifuncionais (foto)eletrocatalíticos sob controle externo de estresse.
Introdução
A capacidade de alterar a reatividade superficial de materiais catalíticos por meio da introdução da cepa foi amplamente reconhecida1,,2,3. Os efeitos da tensão em materiais cristalinos podem ser introduzidos pelo ajuste da arquitetura do material(cepa estática)ou pela aplicação de uma força externa variável(tensão dinâmica). Em materiais cristalinos, a tensão estática pode ser introduzida por doping4, de-alloying5,6, annealing7, crescimento epitaxial e....
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Protocolo
1. Preparação de eletrodos NiTi/TiO2
- Polimento químico e mecânico de substratos NiTi
- Corte a folha niti superelástica (0,05 mm de espessura) em tiras de 1 cm x 5 cm.
- Amostra polonesa usando lixa de 320, 600 e 1200 grãos e, em seguida, enxágue com água ultrauso (18,2 MΩ).
- Amostra polonesa com diamante de 1 μm, diamante de 0,25 μm e polimento de alumina de 0,05 μm.
- Após o polimento, sonicato por 5 min em banhos sequenciais de água ultrauso (18,2 MΩ), isopropanol, etanol, água ultrauso (18,2 MΩ) e, em seguida, seco sob nitrogênio (solventes orgânicos usados eram grau de reagente).
ATENÇÃO: Os solventes orgâ....
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Resultados
As folhas niti pré-tratadas são oxidadas a 500 °C em condições aeróbicas(Figura 1). Devido à natureza oxofílica do titânio, a calcinação a temperaturas elevadas resulta em uma camada superficial de rutile TiO2. A espessura da camada e o grau de doping do tipo N são afetados pelo tempo de renascimento e temperatura, o que se reflete na mudança de cor do cinza (amostra não tratada) para azul/roxo uniforme após 20 min de aquecimento(Figura 2). O tempo de.......
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Discussão
Nitinol é um substrato elástico adequado para aplicar estresse mecânico em filmes finos. É comercialmente disponível, altamente condutor e pode ser facilmente funcionalizado. A preparação de filmes finos Rutile TiO2 por tratamento térmico de nitinol, resulta em tiO2dopado altamente n . É importante enfatizar que o NiTi/TiO2 é um sistema único onde as pelídas TiO2 são preparadas pelo tratamento térmico do NiTi em vez de um método de deposição. Nossas publicações anteriores mostr.......
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Divulgações
Os autores não declaram interesses concorrentes.
Agradecimentos
Este trabalho foi conduzido por todos os coautores, funcionários da Alliance for Sustainable Energy, LLC, gerente e operador do Laboratório Nacional de Energia Renovável do Departamento de Energia dos EUA (DOE) sob o Contrato Nº. DE-AC36-08GO28308. Financiamento fornecido pelo DOE dos EUA, Escritório de Ciência, Escritório de Ciências Básicas de Energia, Divisão de Ciências Químicas, Geociências e Biociências, Programa de Fotoquímica Solar.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| 2-Propanol | Sigma Aldrich | 109634 | |
| Ag / AgCl (3M NaCl) Eletrodo de referência | BASi | MF-2052 | |
| Eletrodo de referência alcalino | Basi | EF-1369 | |
| Álcool etílico, puro, 200 provas, anidro, = 99,5% | Sigma Aldrich | 459836 | |
| MT I I / F u l l am Instrumentos | MTI | ||
| Folha de nitinol, 0,05 mm (0,002 pol) de espessura, superelástica, recozida plana, superfície em conserva | Alfa Aesar | 45492 | |
| PK-4 | BASi | MF-2060 | |
| Potenciostato 600D | Instrumentos CHI | 600D | |
| Fio Pt | Sigma Aldrich | 267228-1G | |
| Hidróxido de sódio | Sigma Aldrich | 221465 | |
| Ácido sulfúrico | Sigma Aldrich | 30743 |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
