Questo articolo descrive la preparazione di nanofoams nichel ben ordinate tramite deposizione per elettrolisi metallo su modelli nanoporose ottenuti da supramolecole base di copolimero diblock auto-assemblati.
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Articolo metodologico
Gyroid Nickel Nanostrutture da diblock Copolimero supramolecole
In questo articolo
Sommario
Abstract
Schiume metalliche nanoporous possiedono una combinazione unica di proprietà - sono cataliticamente attivo, termicamente ed elettricamente conduttivo, e, inoltre, hanno alta porosità, elevato rapporto superficie-volume e di forza-peso. Purtroppo, approcci comuni per la preparazione di nanostrutture metalliche rendono i materiali con un'architettura altamente disordinata, che potrebbe avere un effetto negativo sulle loro proprietà meccaniche. Copolimeri a blocchi hanno la capacità di auto-assemblano in nanostrutture ordinate e possono essere applicate come modelli per la preparazione di nanofoams metallo ben ordinate. Qui si descrive l'applicazione di un complesso a base di copolimero a blocchi-supramolecolare - polistirene-blocco-poli (4-vinilpiridina) (pentadecylphenol) PS-b-P4VP (PDP) - quanto precursore ordinata nanofoam nichel. I complessi supramolecolari mostrano un comportamento di fase simile a copolimeri a blocchi tradizionali e possono auto-assemblarsi in bicontinuous gyroid morfologia with due reti PS introdotti in una P4VP (PDP) matrice. PDP può essere sciolto in etanolo che porta alla formazione di una struttura porosa che può essere riempita con il metallo. Usando una tecnica placcatura elettrolitica, nichel può essere inserito nei canali del modello. Infine, il polimero residuo può essere rimosso tramite pirolisi del polimero / nanoibridi inorganico conseguente nanoporoso spugna di nickel con morfologia inversa gyroid.
Introduzione
Ci sono diverse tecniche disponibili per la preparazione di nanofoams metallo: dealloying 1-3, sol-gel si avvicina 4,5, nanosmelting 6,7, e la sintesi di combustione 8. Nel processo dealloying, il materiale di partenza è di solito una lega binaria, per esempio, una lega di argento e oro. Il metallo meno nobile, argento in questo caso, può essere rimosso chimicamente o elettrochimicamente risultante in una schiuma porosa disordinato oro con legamenti dimensioni nanometriche. In sintesi combustione, il metallo è mescolato con un precursore energico che rilascia energia durante la sua decomposizione e guida la formazione di me....
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Protocollo
1. Preparazione e caratterizzazione di PS-b-P4VP (PDP) Complessi con Double gyroid Morfologia
- Pesare polistirene-block-poli (4-vinilpiridina) (PS-b-P4VP) e pentadecylphenol (PDP, M r = 304,51 g / mol). Per avere la morfologia gyroid, selezionare accuratamente la quantità di PDP dovrebbe essere (la frazione in peso di blocco P4VP (PDP) (f P4VP (PDP)) dovrebbe essere ca. 0,6 secondo il diagramma di fase lineari AB copolimeri a due blocchi). Solitamente, 0,15-0,2 g di un PS-b-P4VP porta a PS-b-P4VP (PDP) film spessi 50-100 micron (dato che il diametro di un piatto Petri utili....
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Risultati
La morfologia di complessi supramolecolari PS-b-P4VP (PDP) x viene esaminato mediante TEM e SAXS figure 2a e 2b visualizzare le forme gyroid tipici di un complesso supramolecolare rappresentativo:. Della doppia onda ed i modelli carro ruote che sono noti per rappresentare proiezioni attraverso la (211) e il piano (111) della cella unitaria gyroid rispettivamente. I domini blocco PS appaiono brillanti, mentre le (PDP) domini blocco x P4VP appaiono scure a causa di iodio colorazi.......
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Discussione
Complessi supramolecolari vengono applicate con successo come precursori per nanofoams metallo ben ordinate. In questo metodo, il passo fondamentale è quello di acquisire il modello appropriato, cioè un modello con morfologia gyroid. Nel diagramma di fase di copolimeri a blocchi della regione gyroid è molto piccola ed è piuttosto difficile bersaglio. Ciò significa che se copolimeri a blocchi convenzionali sono usati come materiali di partenza, la sintesi piuttosto elaborati deve essere ripetuta finché la compos.......
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Dichiarazioni
Gli autori dichiarano interessi finanziari concorrenti.
Ringraziamenti
Noi riconosciamo il sostegno finanziario dall'Istituto Zernike dei materiali avanzati, Università di Groningen.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Reagents | |||
| PS-b-P4VP, CAS: 26222-40-2 | Polymer Source Inc. | P9009-S4VP P136-S4VP P5462-S4VP P3912-S4VP | ulteriori informazioni sono fornite in una tabella separata |
| PDP | Aldrich | P4402-100G-A | ricristallizzato due volte da etere di petrolio |
| SnCl2 | Acros Organics | 196981000 | |
| PdCl2 | Aldrich | 76050 | |
| NiSO4• H2O | Sigma-Aldrich | 227676 | |
| Acido lattico | Aldrich | W261106 | |
| Acido citrico sale trisodico | Sigma-Aldrich | C3674 | |
| Complesso di borano dimetil ammina | Aldrich | 180238 | |
| PS-b-P4VP numero di catalogo | Mn (PS), g/mol | Mn(P4VP), g/mol | PDI |
| P9009-S4VP | 24000 | 9500 | 1.1 |
| P136-S4VP | 31900 | 13200 | 1.08 |
| P5462-S4VP | 37500 | 16000 | 1.3 |
| P3912-S4VP | 41500 | 17500 | 1.07 |
Riferimenti
- Erlebacher, J., Aziz, M. J., Karma, A., Dimitrov, N., Sieradzki, K. Evolution of nanoporosity in dealloying. Nature. 410, 450-453 (2001).
- Nyce, G. W., Hayes, J. R., Hamza, A. V., Satcher, J. H. Synthesis and Characterization of Hierarchical Porous Gold Materials. Chem. Mater. 19, 344-34....
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Ristampe e permessi
