Summary
Çözünmez tuz iğnesi şablonlarının kimyasal olarak azaltılması yoluyla kare kesitli gözenekli platin bazlı makrotüpler ve makroışınları elde etmek için bir sentez yöntemi sunulmaktadır.
Abstract
Yüksek yüzey alanı gözenekli asil metal nanomalzemelerin sentezi genellikle önceden oluşmuş nano taneciklerin zaman alıcı birleşerek birleşerek durulama ve süperkritik kurutma adımlarının ardından genellikle mekanik olarak kırılgan malzemelerle sonuçlanır. Burada, çözünmez tuz iğnesi şablonlarından kare kesitli nanoyapılı gözenekli platin bazlı makrotüpler ve makroışınları sentezleme yöntemi sunulmuştur. Zıt yüklü platin, paladyum ve bakır kare düzlemsel iyonların birleşimi çözünmez tuz iğnelerinin hızlı oluşumuna neden olabilir. Tuz şablonunda bulunan metal iyonlarının stokiyometrik oranına ve kimyasal azaltıcı madde seçimine bağlı olarak, makrotüpler veya makroışınlar erimiş nano partiküller veya nanofibrillerden oluşan gözenekli bir nanoyapıile oluşur. X-ışını diffraktometrisi ve x-ışını fotoelektron spektroskopisi ile belirlenen makrotüplerin ve makroışınların elementbileşimi tuz şablonunda bulunan metal iyonlarının stokiyometrik oranı ile kontrol edilir. Makrotüpler ve makroışınlar serbest duran filmlere basılabilir ve elektrokimyasal olarak aktif yüzey alanı elektrokimyasal empedans spektroskopisi ve döngüsel voltammetri ile belirlenir. Bu sentez yöntemi, yüksek yüzeyli alan platin bazlı makrotüpler ve ölçülebilir nanoyapı ve temel kompozisyonile, gerekli bağlayıcı malzeme içermeyen bağımsız filmlere sıkıştırılabilen makroışınları elde etmek için basit, nispeten hızlı bir yaklaşım göstermektedir.
Introduction
Çok sayıda sentez yöntemleri yüksek yüzey alanı elde etmek için geliştirilmiştir, yakıt hücreleri de dahil olmak üzere kataliz uygulamaları için öncelikle gözenekli platin bazlı malzemeler1. Bu tür malzemeler elde etmek için bir strateji küreler, küpler,teller ve tüpler2,3,4,5şeklinde monodisperse nano tanecikleri sentezlemektir. Fonksiyonel bir cihaz için gözenekli bir yapıya ayrık nano tanecikleri entegre etmek için, polimerik bağlayıcılar ve karbon katkı maddeleri genellikle6,7gereklidir. Bu strateji ekstra işleme adımları, zaman gerektirir ve kitleye özgü performansın azalmasına yol açabilir, ayrıca genişletilmiş cihaz kullanımı sırasında nano taneciklerin aglomerasyonu8. Başka bir strateji sonraki süperkritik kurutma9ile bir metal jel içine sentezlenmiş nano tanecikleri birleşerek sürücü 9,10,11. Asil metaller için sol-jel sentezi yaklaşımındaki gelişmeler haftalardan saatler veya dakikalar kadar hızlı jelleşme süresini kısaltmış olsa da, ortaya çıkan monolitler mekanik olarak kırılgan olma eğilimindedirler ve cihazlarda pratik kullanımlarını engellerler12.
Platin alaşımlı ve çok metalik 3 boyutlu gözenekli nanoyapılar katalitik özgüllük için akort yeteneği sunuyoruz, hem de platin yüksek maliyet ve göreceli kıtlığı adresi13,14. Platin-paladyum15,16 ve platin-bakır17,18,19 ayrık nanoyapılar, yanı sıra diğer alaşım kombinasyonları20çok sayıda rapor edilmiş olsa da, 3 boyutlu platin alaşım ve çok metalik yapılar için bir çözüm tabanlı teknik elde etmek için birkaç sentez stratejileri olmuştur.
Son zamanlarda hızlı bir şekilde altın, paladyum ve platin metal jeller21,22verim için yüksek konsantrasyontuz çözeltileri ve azaltıcı ajanlar kullanımını gösterdi. Yüksek konsantrasyontuz çözeltileri ve azaltıcı ajanlar da jelatin, selüloz ve ipek23, 24,25,26kullanarak biyopolimer asil metal kompozitsentez kullanılmıştır. Çözünmez tuzlar azaltmak için mevcut iyonların en yüksek konsantrasyonları temsil ve 2 boyutlu metal oksitlerin sentezini göstermek için Xiao ve meslektaşları tarafından kullanılmıştır27,28. Gözenekli asil metal aerogels ve kompozitler yüksek konsantrasyonlu tuz çözeltileri gösteri genişletilmesi ve çözünmez tuzların mevcut iyonların yüksek yoğunluklu yararlanarak, biz şekil şablonları olarak gözenekli asil metal makrotüpler ve makroışınları sentezlemek için Magnus 'tuzları ve türevleri kullanılır29,30,31,32.
Magnus'un tuzları ters yüklü kare düzlemsel platin iyonlarının eklenmesiyle biraraya getirilir [PtCl4]2- ve [Pt(NH3)4]2+ 33. Benzer şekilde, Vauquelin tuzları ters yüklü paladyum iyonları kombinasyonu oluşur, [PdCl4]2- ve [Pd(NH3)4]2 + 34. 100 mM'lik öncül tuz konsantrasyonları ile ortaya çıkan tuz kristalleri 10 ila 100 mikrometre uzunluğunda iğneler oluşturur ve yaklaşık 100 nm ila 3 m arasında kare genişlikleri oluşturur. Tuz şablonları şarj nötr olmakla birlikte, Magnus'un tuz türevleri iyon türleri arasında değişen [Cu(NH3)4]2+içerecek şekilde, elde edilen azaltılmış metal oranları üzerinde kontrol sağlar. İyonların kombinasyonu ve kimyasal azaltıcı madde seçimi, makrotüpler veya makroışınların kare kesitle ve erimiş nano partiküllerden veya nanofibrüllerden oluşan gözenekli bir nanoyapıya neden olur. Makrotüpler ve makroışınlar da serbest duran filmlere bastırıldı ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi ve döngüsel voltammetri ile elektrokimyasal aktif yüzey alanı belirlendi. Tuz şablonu yaklaşımı platin makrotüpler sentezlemek için kullanılmıştır29, platin-paladyum makrokirişler31, ve bir çaba malzeme maliyetlerini düşürmek ve bakır birleştirerek katalitik aktivite ayarlamak, bakır-platin makrotüpler32. Tuz-templating yöntemi de Au-Pd ve Au-Pd-Cu ikili ve üçüncül metal makrotüpler ve nanoköpükler için gösterilmiştir30.
Burada, çözünmez Magnus 'tuz iğnesi şablonları29,31,32platin, platin-paladyum ve bakır-platin bi-metalik gözenekli makrotüpler ve makroışınları sentezlemek için bir yöntem sıyoruz. Tuz iğnesi şablonlarında iyon stokiyometrisinin kontrolü kimyasal redüksiyon dan sonra ortaya çıkan metal oranları üzerinde kontrol sağlar ve x-ışını diffraktometrisi ve x-ışını fotoelektron spektroskopisi ile doğrulanabilir. Elde edilen makrotüpler ve makroışınları monte edilebilir ve el basıncı ile serbest duran bir film haline oluşturulabilir. Ortaya çıkan filmler, H2SO4 ve KCl elektrolitinde elektrokimyasal empedans spektroskopisi ve döngüsel voltammetri ile belirlenen yüksek elektrokimyasal aktif yüzey alanları (ECSA) sergiler. Bu yöntem, platin bazlı metal bileşimi, gözeneklilik ve nanoyapıyı daha geniş bir tuz şablonaralığına genelleştirilebilir hızlı ve ölçeklenebilir bir şekilde kontrol etmek için bir sentez yolu sağlar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
DİkKAT: Kullanmadan önce ilgili tüm kimyasal güvenlik veri formlarına (SDS) başvurun. Bir duman başlık ve kişisel koruyucu ekipman kullanımını da içerecek şekilde, kimyasal reaksiyonlar yaparken uygun güvenlik uygulamaları kullanın. Elektrokimyasal indirgenme sırasında hızlı hidrojen gazı evrimi reaksiyon tüplerinde yüksek basınca neden olabilir ve kapaklar patlayabilir ve çözeltiler dışarı püskürtmek için neden. Reaksiyon tüpü kapaklarının protokolde belirtildiği gibi açık kalmasını sağlayın. Tüm elektrokimyasal rekonsitleri bir duman kaputunda gerçekleştirin.
1. Magnus 'tuz türevleri şablon hazırlama
NOT: Tüm tuz şablonları, tuz yapısının bozulmasına neden olduğu için, uzun süreli depolama sonucu olarak, hazırlamadan sonra birkaç saat içinde kimyasal olarak azaltılmalıdır. Bu yöntem, her platin tabanlı makrotüp ve makrobeam ürün açıklar. Ek özel ürün verimi elde etmek için, yöntemi tuz şablonu ve azaltma aracı sıyrık kümeleriyle gerçekleştirin.
- Metal tuz çözeltileri hazırlayın.
- 0,1 M (100 mM) çözeltisi hazırlamak için 0,4151 g K2PtCl4 ila 10 mL deiyonize su ekleyin"2-".
- "Pt2+" çözeltisi için 0,3521 g Pt(NH3)4Cl2'H2O ila 10 mL deiyonize su ekleyin.
- 0,1 M (100 mM) çözeltisi hazırlamak için 0,2942 g Na2PdCl4 ila10 mL deiyonize su ekleyin.
- 0,2458 g Cu(NH3)4SO4(H2O ila 10 mL deiyonize su) ekleyerek 0,1 M (100 mM) çözeltisi hazırlayın ve "Cu2+" çözeltisi hazırlayın.
- Şiddetle sallamak ve girdap platin ve bakır tuzu çözeltileri tamamen çözülene kadar tuzların çözülmesiyardımcı olur.
- Platin tuz iğnesi şablonları hazırlayın.
- Magnus'un tuzlarını 1:1 Pt2+:P 2- oranıyla hazırlamak için, 0.5 mL 100 mM K2PtCl4 numaralı pipetmikrofuge tüpüne dönüşür. 100 mM Pt(NH3)4Cl200 H2O olmak üzere mikrofuge tüpüne toplam 1 mL tuz iğnesi şablon çözeltisi için kuvvetli pipet 0,5 mL.
NOT: Çözüm opak açık yeşil renk sunacak. 50 mM K2PtCl4 ve Pt(NH3)4Cl2'H2O kullanımı, kimyasal azaltımdan sonra daha büyük platin makrotüpler için daha uzun ve daha geniş tuz iğneleri ile sonuçlanacaktır29. Güçlü pipetleme mikrofuge tüpleri içinde kimyasalların hızlı bir şekilde karıştırılmasını sağlamak için 1 s içinde tam reaktif hacmi dağıtmak olduğunu.
- Magnus'un tuzlarını 1:1 Pt2+:P 2- oranıyla hazırlamak için, 0.5 mL 100 mM K2PtCl4 numaralı pipetmikrofuge tüpüne dönüşür. 100 mM Pt(NH3)4Cl200 H2O olmak üzere mikrofuge tüpüne toplam 1 mL tuz iğnesi şablon çözeltisi için kuvvetli pipet 0,5 mL.
- Platin-paladyum tuz iğnesi şablonları hazırlayın.
NOT: Tuz şablonu platin-paladyum iyon oranları Pt2+:P d2-:P t2-olarak belirlenmiştir. Adım 1.2.1'de hazırlanan sadece platin tuzları. 1:0:1 oranına eşittir.- Tuz oranını hazırlamak için 1:1:0, pipet 0.5 mL 100 mM Pt(NH3)4Cl2H2O mikrofuge tüp içine. 100 mM Na2PdCl4'lük kuvvetli pipet, toplam 1 mL tuz iğnesi şablon çözeltisi için mikrofuge tüpüne
- Tuz oranını hazırlamak için 2:1:1, pipet 0.25 mL 100 mM Na2PdCl4 ve 0.25 mL 100 mM K2PtCl4 mikrofuge tüp. Girdap 3-5 s için mikrofuge tüp. Daha sonra 100 mM Pt(NH3)4Cl200 H2O'luk 0,5 mL'lik pipet, toplam 1 mL tuz iğnesi şablon çözeltisi için mikrofuge tüpüne
- 3:1:2 tuz şablonçözeltisi hazırlamak için, pipet 0.167 mL 100 mM Na2PdCl4 ve 0.333 mL 100 mM K2PtCl4 mikrofuge tüpüiçine. Girdap 3-5 s için mikrofuge tüp. Daha sonra 100 mM Pt(NH3)4Cl2H2O olmak üzere toplam 1 mL tuz iğnesi şablon çözeltisi için mikrofuge tüpüne 0,5 mL'lik güçlü pipet.
NOT: Tuz şablonlarında platin yüksek oranı daha yeşil bir renk verirken, paladyum içeriğinin artması çözeltide daha fazla turuncu, pembe ve kahverengi renk sağlar. Çözümler görünüşte opak olacaktır.
- Bakır-platin tuz iğnesi şablonları hazırlayın.
NOT: Tuz şablonu bakır-platin iyon oranları Pt2-:P t2+olarak belirlenmiştir: Cu2+. 1:1:0 oranı Adım 1.2.1'de hazırlanan sadece platin tuzlarına eşittir.- Tuz oranını hazırlamak için 1:0:1, pipet 0.5 mL 100 mM K2PtCl4 mikrofuge tüp içine. 100 mM Cu(NH3)4SO4H2O olmak üzere mikrofuge tüpüne toplam 1 mL tuz iğnesi şablon çözeltisi için kuvvetli pipet 0,5 mL.
- Tuz oranını hazırlamak için 3:1:2, pipet 0.167 mL 100 mM Pt(NH3)4Cl2(H2O ve 0.333 mL 100 mM Cu(NH3)4SO4· H2O bir mikrofuge tüp içine. Girdap 3-5 s için mikrofuge tüp. Daha sonra 100 mM K2PtCl4'lük 0,5 mL'lik pipet, toplam 1 mL tuz iğnesi şablon çözeltisi için mikrofuge tüpüne dönüştürülebilir.
- Tuz oranını hazırlamak için 2:1:1, pipet 0,25 mL 100 mM Pt(NH3)4Cl2H2O ve 0,25 mL 100 mM Cu(NH3)4SO4· H2O bir mikrofuge tüp içine. Girdap 3-5 s için mikrofuge tüp. Daha sonra 100 mM K2PtCl4'ün 0,5 mL'lik pipeti toplam 1 mL tuz iğnesi şablon uyşu için mikrofuge tüpüne.
- Tuz oranını hazırlamak için 1:1:0, pipet 0.5 mL 100 mM Pt(NH3)4Cl2H2O mikrofuge tüp içine. Toplam 1 mL tuz iğnesi şablon çözeltisi için mikrofuge tüpüne 100 mM K2PtCl4'lük 0,5 mL'lik pipet.
NOT: Bakır ve platin iyonlarının birleşimi, 1.2 ve 1.3 adımlarının çözeltileri kadar donuk olmayan mor, bulutlu bir çözelti oluşturur. Magnus'un tuzlarının çözümlerini 24 saat veya daha uzun süre bırakmak şablonların bozulmasına ve mor-gri veya siyah renge dönüşmesine neden olur.
- Tuz iğnesi şablonlarının polarize optik mikroskop (POM) görüntülemesi
- 1.2 - 1.4 adımlarında hazırlanan pipet 0,05 mL tuz şablonu çözümleri cam bir kaydırağa ve polarize optik mikroskop un sahnesine monte edin. Odak noktasını tuz iğnelerine ayarlayın ve arka plan siyah olana kadar çapraz polarize leri döndürün.
NOT: Tuz çözeltileri POM görüntüleme ile iğne benzeri yapılar sunmuyorsa, tuz çözeltisi hazırlamada kullanılan su kalitesini doğrulayın. Tuz iğnesi oluşumu hem yüksek hem de düşük pH'a duyarlıdır.
- 1.2 - 1.4 adımlarında hazırlanan pipet 0,05 mL tuz şablonu çözümleri cam bir kaydırağa ve polarize optik mikroskop un sahnesine monte edin. Odak noktasını tuz iğnelerine ayarlayın ve arka plan siyah olana kadar çapraz polarize leri döndürün.
2. Tuz şablonu kimyasal azaltma
NOT: DMAB zehirlidir. PPE giyerek toz ve cilt temasını önlemek ve bir duman başlık içinde ilgili tüm görevleri yürütmek.
- Azaltıcı ajan çözümleri hazırlama
- 0,1 M (100 mM) NaBH4 çözeltisi hazırlamak için 500 mL'lik bir kabın içinde 200 mL deiyonize suya 0,7568 g sodyum borohidrit (NaBH4)ekleyin. NaBH4 tamamen çözülene kadar bir spatula ile karıştırın çözeltisi.
- 50 mL konik bir tüp içine 0,1 M NaBH4 çözeltisi 50 mL dökün. 3x'i tekrarlayın.
- 0,1 M (100 mM) DMAB çözeltisi hazırlamak için 500 mL'lik bir kabın içinde 200 mL deiyonize suya 1,1768 g dimethylammine borane (DMAB) ekleyin.
- 50 mL konik bir tüp içine 0,1 M DMAB çözeltisi 50 mL dökün. 3x'i tekrarlayın.
- Ajan çözeltilerini azaltmak için tuz ekleme
- Bir duman kaputunda, pipet, 0,1 M NaBH4 azaltıcı maddeden oluşan 4 x 50 mL konik tüplerin her birine 1.2 ve 1.3 adımlarından tuz şablonu çözümlerinin tüm 1 mL hacmini içerir. Tüp kapalı kapağı ile 24 saat boyunca kimyasal azaltma devam etmesine izin verin.
- Bir duman kaputunda, pipet, adım 1.4'ten 0,1 M DMAB azaltma maddesinin 4 x 50 mL konik tüplerin her birine tuz şablonu çözümlerinin her birinin 1 mL hacminin tamamını içerir. Elektrokimyasal redüksiyonun tüpün kapağı yla 24 saat boyunca devam etmesine izin verin.
NOT: Magnus'un tuzlarının 1 mL'lik ilavesi üzerine, azaltıcı madde bulutlu-siyah rengini döndürecek ve kuvvetle hidrojen gazı oluşturmaya başlayacaktır. Konik tüp kapaklarının kapalı bırakması hidrojen gazı basıncının birikmesini ve potansiyel patlamayı ve çözeltilerin püskürtülmesini önler. Toz kontaminasyonu bir sorun sayılsa, tüplerin üzerine gevşek parafilm veya folyo yerleştirilebilir.
- Azaltılmış makrotüpleri ve makroışınları durulama
- 24 saatlik azalmadan sonra, azaltılmış 50 mL kimyasal azaltıcı çözeltilerin her birinin supernatantını bir atık kabına yavaşça boşaltın ve numuneleri tüplerden dökmeyin.
- Çökeltilerin her birini yeni 50 mL konik tüplere dökün. Tüp yan duvarlarına yapışan numuneyi çıkarmak için spatula kullanımı gerekebilir. Yeni tüplerin her birini 50 mL deiyonize su ile doldurun ve 24 saat boyunca düşük bir ayarda sabitlenmiş tüp kapakları olan bir kayaç üzerine yerleştirin.
- Tüpleri kayadan çıkarın ve numunelerin tortul olmasını sağlamak için 15 dakika boyunca bir test tüpü rafına dik bir şekilde yerleştirin. Yavaşça bir atık konteyner içine tüp örnek üst supernatant dökün. 50 mL deiyonize su içeren dolum tüpü ve ek 24 saat için sabitlenmiş tüp kapakları olan bir kayanın üzerine yerleştirin.
- Kayaç tüpleri çıkarın ve 15 dakika boyunca bir test tüpü rafdik yerleştirin. Bir atık konteyner içine tüpün üst kapalı supernatant dökün.
NOT: Supernatant açık veya gri renk olacak ve çökelti konik tüplerin altına siyah ve genellikle tortu olacaktır. Supernatant ajite ve azaltılmış ürün resuspends dökme, bir rafa tüp dik yerleştirin ve tekrar dökmeden önce yaklaşık 15 dakika bekleyin. Küçük bir miktar su ürün ile karışık kalacaktır.
3. Macrotube ve macrobeam filmlerini hazırlayın
- Cam kaydıraklarda numunelerin kurutulmasını
- İndüktür ürününü nüfuzsuz 50 mL'lik tüplerden mümkün olduğu kadar supernatant.
- Bir spatula kullanarak, çökeltme malzemesini yavaşça cam bir slayta aktarın. Bir spatula kullanarak, numuneyi yaklaşık 0,5 mm tek düze yüksekliğe sahip bir yığın halinde birleştirin.
NOT: Azaltılmış malzemenin cam kaydıraktan aktarılmasından önce 50 mL tüp numunesinden ne kadar çok su çıkarılırsa, aktarım o kadar kolaylaşır. Bu malzeme bir hamur gibi daha fazla şekilde görünmesini sağlar. Kuruduktan sonra presleme filmlerinde örnek konsolidasyon ve tek tip yükseklik yardımcıları. - Azaltılmış numunelerle birlikte cam slaytları hava akımlarından rahatsız olmayacak bir yere yerleştirin. Kuru numuneler ortam sıcaklığında 24 saat boyunca kurulayın.
NOT: X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), döngüsel voltammetri (CV) veya diğer testler için daha fazla numune gerekiyorsa, kurutma için aynı tuz oranından birden fazla azaltılmış numune birleştirilmiş olabilir.
- Numunelerin basLanması ve malzemelerin toplanması
- Azaltılmış numunelerin kurutulmuş kütlesi ile bir slayt üstüne ikinci bir cam slayt yerleştirin. Parmaklarla, makrotüpler veya makrokirişince bir film oluşturmak için geniş kuvvet (yaklaşık 200 kPa) ile malzemenin üzerindeki cam kaydırağa bastırın.
NOT: Cam kaydıraklar arasında azaltılmış malzeme basıldığında serbest duran bir film neden olmalıdır. Zaman zaman makrotüpler veya makroışınların kurutulmuş kütlesine basıldığında birden fazla film parçası elde edilir. Filmler jiletle bastırılarak kesilebilir.
- Azaltılmış numunelerin kurutulmuş kütlesi ile bir slayt üstüne ikinci bir cam slayt yerleştirin. Parmaklarla, makrotüpler veya makrokirişince bir film oluşturmak için geniş kuvvet (yaklaşık 200 kPa) ile malzemenin üzerindeki cam kaydırağa bastırın.
4. Malzeme ve elektrokimyasal karakterizasyon
- Taramalı elektron mikroskobu (SEM): İnce bir film yapıştırın veya SEM numunesi saplama üzerine karbon bandı ile toz numunesi kaybedin. Başlangıçta görüntüleme gerçekleştirmek için 15 kV hızlandırıcı voltaj ve 2,7 - 5,4 pA ışın akımı kullanın. Büyük bir örnek alana yakınlaştırın ve element kompozisyonu ölçmek için bir enerji dağılımlı x-ışını (EDS) spektrumu toplayın.
- X-ışını diffraktometri (XRD): Makrotüp veya makroışın kurutulmuş numunesini numune tutucuya yerleştirin. Alternatif olarak, adım 4.1'deki gibi ince bir film örneği bölümünü cam bir slayta yerleştirin. 45 kV'da 5°'den 90°'ye ve 40 mA'da Cu Kα radyasyonu (1.54060 Å), 20 adım boyutu0.0130 °, adım başına 20 s kırınım açıları için XRD taramaları yapın.
NOT: XRD preslenmiş veya preslenmemiş numuneler için yapılabilir. Toz numune tutucular genellikle önemli miktarda malzeme gerektirir ve preslenmiş ince filmlerin kullanılması önerilir. - X-ışını fotoelektron mikroskobu (XPS): 100 m'lik nokta boyutu, 25 W x-ışını ve 45° kalkış açısı, çalışma basıncı < 6 x 10-6 Pa. Düşük voltajlı Ar-iyon ışını ve baryum oksit elektron nötralleştiriciile şarj eden yüzeyi nötralize etme ile 100 m leke boyutu, 25 W x-ışını ve 45° kalkış açısına sahip tek renkli al Kα kaynağı kullanın. Yüksek çözünürlüklü taramalar için analizör geçiş enerjisini 55 eV'a ayarlayın.
- Elektrokimyasal karakterizasyon
- Elektrokimyasal ölçümleri miligram aktif madde ile normalleştirmek için preslenmiş film örneklerinin kütlesini ölçün.
- Film örneklerini ya düz cımbız kullanarak ya da filmi cam bir kaydıraktan şişenin iç yanaklarına hafifçe kaydırarak elektrokimyasal bir şişeye aktarın. Hafifçe pipet 0.5 M H2SO4 veya 0.5 M KCl elektrolit film örnekleri üzerinde ve 24 saat boyunca oturalım.
- Ag/AgCl (3 M NaCl) referans elektrodu, 0,5 mm çapında Pt tel yardımcı/karşı elektrot ve lake kaplı 0,5 mm çapında platin çalışma elektrodu ile 3 elektrotlu bir hücre kullanın. Elektrokimyasal şişenin altındaki aerogel'in üst yüzeyi ile temas halinde 1 mm açık uçlu lake kaplı telyerleştirin 22.
- Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) 1 MHz'den 1 mHz'e, 0 V'de (ag/AgCl'ye karşı) 10 mV sinüs dalgası ile gerçekleştirin.
- 0,5, 1, 5, 10, 25, 50, 75 ve 100 mVs-1'liktarayın tarayın -0,2 ila 1,2 V (ag/AgCl'ye karşı) gerilim aralığı nı kullanarak döngüsel voltammetri (CV) gerçekleştirin.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Ters yüklü kare düzlemsel asil metal iyonlarının eklenmesi, yüksek en boy oranı tuz kristallerinin neredeyse anlık oluşumuna neden olur. Kare düzlemsel iyonların doğrusal istifleme şekil 1,polarize optik mikroskopi görüntüleri 10's -100's mikrometre uzunluğunda tuz iğneleri ortaya ile şematik olarak gösterilir. Tüm platin, paladyum ve bakır tuzu çözeltileri için 100 mM konsantrasyon kullanıldı. Tuz iğnesi şablonları toplam katyon ve anyon ücretlerieşit olduğu için şarj nötr olmakla birlikte, ortaya çıkan tuz iğnelerinin stokiyometrisi iyonların üçüncül kombinasyonu ile çeşitli olabilir. Örneğin, platin paladyum tuz şablonu stoichiometry Pt2 +:P d2-:P t2- oranları 1:1:0, 2:1:1, 3:1:2 göreceli platin-to-paladyum oranı için sırasıyla çeşitli oldu, 3:1, ve 5:1, sırasıyla. Benzer şekilde, Pt2-:P t2+:Cu2+ oranları sırasıyla 1:0:1, 3:1:2, 2:1:1 ve 1:1:0 Pt:Cu oranları ile sonuçlandı: 1:1, 2:1, 3:1 ve 1:0 oranları. Tuz iğnelerinin ortalama uzunluğu farklı iyonların oranına bağlı olarak değişmektedir.
Şekil1A'daşematik olarak gösterilen ve Şekil2'de taramalı elektron mikrograflarında görülen genel olarak içi boş iç boşluğu ve gözenekli yan duvarları olan makrotüplerde NaBH4 sonuçları ile Pt 2+ :P t2- iyonlarının 1:1 oranında oluşan Magnus tuzlarının kimyasal olarak azaltılması. Şekil 2A-B'demakrotüplerin genellikle düz yanaklar ve kare kesitli tuz iğnesi şablonlarının geometrisine uygun olduğu görülmektedir. Şekil 2C'de gösterilen makrotüp yanaklar 100 nm'lik sırada erimiş nano partiküllerden oluşur gibi görünür, ancak Şekil 2D'dedaha yüksek büyütmede bu nano partiküllerin yaklaşık 4-5 nm çapında erimiş nanofibriller sergilendiği görülmektedir.
Pt2+:P d2-:P t2- sodyum borohidrit (NaBH4)farklı oranlarda oluşan tuzların azaltılması, içi boş boşluğu olmayan makroışınlarla sonuçlanır, daha çok Şekil 1B'de şematik olarak gösterilen ve Şekil 3'tekielektron mikrograflarında görülen kare kesit alanı boyunca gözenekli bir nanoyapı ile sonuçlanır. Pt2+:P d2-:P t2- oranı 1:1:0 olan makrokiriler, Şekil 2D'dekiplatin makrotüplerde görülen yanak özelliklerine benzer Şekil 3A-B'de görülen erimiş nanofibrillerin 4-7 nm çapında bir nanoyapısı sergilerler. A Pt2+:P d2-:P t2- oranı 2:1:1 kompakt nano tanecikleri sunar 8-16 nm hem makrokiriş yüzeyinde, hem de Şekil 3C-D'degörülen kare kesit boyunca . Kimyasal olarak azaltılmış 3:1:2 Pt2+:P d2-:P t2- Tuz oranı Şekil 3E-F'de görülen makroışınları 2:1:1 oranına benzer nano partiküllere sahip, ancak kare kesit boyunca daha az yoğunluk ve daha yüksek gözeneklilik ile sergiler.
Pt2-:P t2+:Cu2+ tuzlarının DMAB ile azaltılması, içi boş bir oyuklu makrotüplerle sonuçlanırken, NaBH4'ün makrokirişlerde azaltılması sonucu olarak kullanımı Şekil 1C'deşematik olarak gösterilen gözenekli kesitle sonuçlanır. DMAB azaltılmış Pt2-:P t2+:Cu2+ tuzları Şekil 4'tegösterilmiştir. Şekil 4A-C'de görülen makrotüpler 1:0:1 Pt2-:P t 2+ :Cu2+tuz iğneleri yaklaşık 3 μm'lik en belirgin ve en büyük kare kesiti sunar. Makrotüp yanaklar, şekil 2 ve Şekil 3'tegörülen platin ve platin-paladyum makrotüp ve makrokiriş yanaklardan farklı olsa da, belirgin gözeneklilik olmaksızın son derece dokulu bir yüzey sunar. Şekil 4D-F ve Şekil 4G-I'da3:1:2 ve 2:1:1 tuz şablonlarından oluşan makrotüpler, makrotüplerin dış kısmından iç boşluğa kadar yaklaşık 200 nm kare kare ve birbirine bağlı nanopartikül gözenekli yanaklar içeren içi boş çekirdekleri ortaya çıkarır. A Pt2-:P t2+:Cu2+ tuz şablonu ile 1:1:0 oranı (NaBH4ile indirgenmiş platin makrotüpler için kullanılan aynı şablondur) DMAB sonuçları ile nano taneciklerin doğrusal toplamaları genellikle yüksek en boy oranı tuz-şablona uygun azaltılmış, ancak Şekil 4J-L'degörüldüğü gibi içi boş bir boşluk bulunmamaktadır .
Makrotüp ve makroışın kimyasal bileşimi başlangıçta Şekil 5'tegösterilen XRD ile karakterize edilebilmektedir , burada tuz şablonu stokiyometri oranları Şekil 5B-D'degösterilmiştir . Şekil 5A'daki platin makrotüpler, 01-087-0640 referans numarası toz kırınım standartları (JCPDS) Ortak Komitesi'ne endekslenmiştir. Platin-paladyum makroışınları JCPDS referans numaraları03-065-6418 platin-paladyum alaşımı için, 00-004-0802 platin ve 01-087-0643 Şekil 5Bpaladyum için endeksli . Bakır-platin zirveleri Platin için 01-087-0640 ve bakır için 03-065-9026 referans numarasına endeksli bakır-platin zirveleri, DMAB'nin makrotüplere indirilmesi, Şekil 5C'de alaşım bileşimini öneren göreceli tuz şablonuna bağlı olarak platin veya bakıra doğru kayan XRD tepelerini gösterir. NaBH4 azaltılmış bakır-platin makroışınları Şekil 5Dgörülen bir çift metalik kompozisyon düşündüren farklı bakır ve platin XRD zirveleri sergilemek.
X-ışını fotoelektron spektrumları Şekil 6'daplatin, platin-paladyum ve bakır-platin makrotüpler ve makroışınları için gösterilmiştir. Platin makrotüpler Şekil 6A'da oksit türlerine dair çok az kanıt göstererek katalitik olarak aktif bir yüzey göstermektedir. Şekil 6B-C'deki platin-paladyum makroışınları için XPS spektrumları da metal oksit bağlamı göstermez. Şekil 6D-E, DMAB'nin ağırlıklı olarak metalik bakır ve platin ibaresini gösteren azaltılmış bakır-platin makrotüpler için XPS spektrumlarını gösterir ve cu2O'nun sadece 1:0:1 Pt2-:P t2+:Cu2+ tuz şablonu örneğinde bulunur. Dökme metal bileşimleri de enerji dağılımlı x-ışını spektroskopisi (EDS) kullanılarak belirlendi. Platin-paladyum ve bakır-platin makrotüpler ve makroışınların tuz stokiyometrisi, EDS ve XPS bileşimlerini karşılaştıran tablolu sonuçlar sırasıyla Tablo 1 ve Tablo 2'degösterilmiştir. Genel olarak, tuz stokiyometrisi EDS ile belirtilen dökme metal bileşimi ile ilişkilidir, ancak XPS tartışma bölümünde açıklanan bir azaltma-çözünme mekanizmasına bağlı olarak hem platin-paladyum hem de bakır-platin yapılar için platin için bir yüzey zenginleştirme ortaya koymaktadır. Platin-paladyum makroışınları için EDS belirlediği Pt:Pd kompozisyonu sırasıyla 6.35:1, 3.50:1, 1.12:1, 3:1:2, 2:1:1, 1:1:0 tuz-şablon oranlarını gösterir. XPS Pt:Pd oranları sırasıyla 11.7:1, 6.45:1 ve 1.89:1 ile 3:1:2, 2:1:1, 1:1:0 tuz oranları ile aynı genel eğilimi gösterir. Bakır-platin makrotüpler ve makroışınları DMAB ve NaBH4ile azaltılmış , sırasıyla, EDSve XPS tablo 2'de görüldüğü gibi belirlenen metal bileşimleri arasında aynı genel eğilim göstermektedir.
Basılı makrotüp ve makroışın filmlerinin elektrokimyasal karakterizasyonuna örnek olarak Şekil 7A, serbest duran bir filme sıkıştırılmış platin makrotüpleri göstermektedir. 0,5 M KCl elektrolitteki elektrokimyasal empedans spektroskopisi Şekil 7B'de 100 kHz ile 1 mHz arasında bir frekans aralığında, inset'te gösterilen yüksek frekans aralığı ile gösterilir. Platin makrotüp filminin spesifik kapasitansı, Şekil 7C'dekibelirli kapasitans (Csp)ile günlük (frekans) çizimindeki en düşük frekanstan tahmin edilmektedir. Tahmini Csp 18,5 Fg-1 karşılık gelen bir çözücü erişilebilir özel yüzey alanı ile 61.7 m2g-1. Şekil 7D, H2SO4 elektrolitteki döngüsel voltammetri eğrilerini 0,5, 1, 5 ve 10 mVs-1'liktazyik hızlarında göstermektedir. 1 mVs-1 tonu Şekil 7E'de 0 V'den (vs Ag/AgCl) daha az potansiyellerde karakteristik hidrojen adsorpsiyon ve desorpsiyon zirveleri ve 0,5 V'dan (vs (Ag/AgCl) daha büyük oksidatif bir ton bölgesi ve azaltma zirveleri ile vurgulanır.
Şekil 1: Makrotüp ve makroışın sentez şeması. (A) [PtCl4]2- ve [Pt(NH3)4]2+ [PtCl4]2− ve/veya [PtCl4]2−veya (C) [Cu(NH3)4]2+ ile [PtCl4]2− ve [Pt(NH3)4]2+ ile karşıt yüklü kare düzlemsel iyonların doğrusal istifleme yoluyla çözünmez tuz iğnelerinin oluşumu ile sonuçlanır. Tuz iğnesi şablonlarının elektrokimyasal azalması, kare kesitli gözenekli bir makrotüp veya makroışın oluşturur. Tuz kristali şablonlarının temsili polarize optik mikroskopi görüntüleri her tuz şablonu türü için gösterilir. 29, 31 ve 32 referanslarından izinle uyarlanmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Platin makrotüplerin elektron mikrograflarının taranması. Referans 29'dan izinle uyarlanmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Platin-paladyum makroışınların elektron mikrograflarının taranması. Pt2+:P d2−:P t2− tuz şablon oranlarından oluşan makroışınlar (A)–(B) 1:1:0 (C)–(D) 2:1:1 ve (E)–(F) 3:1:2, 100 mM Tuz çözeltisi ile ve 100 mM NaBH4azaltılmış . Referans 31'den izinle uyarlanmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: DMAB ile indirgenmiş bakır-platin makrotüplerin SEM görüntüleri. Pt2-:P t2+:Cu2+ tuz-şablon oranlarından oluşan makrotüpler (A)–(C) 1:0:1 (D)–(F) 3:1:2 (G)–(I) 2:1:1 ve (J)–(L) 1:1:0. Referans 32'den izinle uyarlanmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: X-ışını kırınımı spectra için (A) platin makrotüpler (B) platin-paladyum makroışınları (C) bakır-platin makrotüpler DMAB ile azaltılmış, ve (D) bakır-platin makrotüpler NaBH ile azaltılmış4. (B) Pt2+:P d2−:P t2− ve (C)-(D) Pt2-:P t2+:Cu2+ tuz-şablon oranları spektrumlarda gösterilir. 29, 31, 32 referanslarından izinle uyarlanmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: X-ışını fotoelektron spektrumları için (A) platin makrotüpler (B)-(C) platin-paladyum makroışınları; (B) Pt 4d5/2, Pt4d3/2, Pd 3d3d 3/2, ve Pd 3d5/2 zirveleri; (C) normalleştirilmiş Pt4f7/2 ve Pt 4f5/2 zirveleri. (D) -(E) Bakır-platin makrotüpler DMAB ile azaltılmış; (D) normalleştirilmiş Pt 4f5/2 ve Pt 4f7/2; (E) Cu 2p1/2 ve Cu 2p3/2 zirveleri. 29, 31, 32 referanslarından izinle uyarlanmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 7: Platin makrotüplerin elektrokimyasal karakterizasyonu 100 mM Magnus tuzlarından sentezlenir. (A) Platin makrotube preslenmiş film. (B) Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) 0,5 M KCl elektrolit in frekans aralığında 100 kHz ila 1 mHz; (inset) yüksek frekanslı EIS spektrumu (C) EIS'den (b) olarak belirlenen 0,5 M KCl elektrolitte özgüözgü kapasitans (Csp). (D) CV 0.5 M H2SO4 10, 5, 1 ve 0.5 mVs-1tsam oranlarında. (E) CV 0.5 M H2SO4 (D) 1 mVs-1bir tbmkatör hızında . Referans 29'dan izinle uyarlanmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Pt2+ : Pd2- : Pt2- | Stoacı. Pt:Pd | EDS Pt:Pd | XPS Pt:Pd |
| 1:1:0 | 1:1 | 1.12:1 | 1.89:1 |
| 2:1:1 | 3:1 | 3.50:1 | 6.45:1 |
| 3:1:2 | 5:1 | 6.35:1 | 11.7:1 |
Tablo 1: Pt2+:P d2−t 2:P− tuz oranları ndan sentezlenen Pt-Pd makroışınlarının atomik oran bileşimi tuz stokiyometrisi, enerji dağılımlı x-ışını spektroskopisi (EDS) ve x-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ile belirlenir. Referans 31'den izinle uyarlanmıştır.
| Pt2-:P t2+:Cu2+ | Stoacı. Pt:Cu | EDS Pt:Cu | XPS Pt:Cu | |
| NaBH4 | 1:0:1 | 1:1 | 0.5:1 | 0.92:1 |
| 3:1:2 | 2:1 | 1.3:1 | 3.1:1 | |
| 2:1:1 | 3:1 | 2.5:1 | 4.0:1 | |
| 1:1:0 | 1:0 | 01:00 | 1.0:0 | |
| DMAB | 1:0:1 | 1:1 | 0.7:1 | 2.2:1 |
| 3:1:2 | 2:1 | 1.5:1 | 5.8:1 | |
| 2:1:1 | 3:1 | 2.1:1 | 7.9:1 | |
| 1:1:0 | 1:0 | 01:00 | 1.0:0 |
Tablo 2: Pt-Cu makrotüplerin ve makroışınların atomik bileşimi sırasıyla NaBH4 ve DMAB ile azaltıldı. Referans 32'den izinle uyarlanmıştır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu sentez yöntemi, yüksek yüzeyli alan platin bazlı makrotüpler ve ölçülebilir nanoyapı ve temel kompozisyonile, gerekli bağlayıcı malzeme içermeyen bağımsız filmlere sıkıştırılabilen makroışınları elde etmek için basit, nispeten hızlı bir yaklaşım göstermektedir. Magnus'un tuz türevlerinin yüksek boy oranı iğne şeklindeki şablonlar olarak kullanılması, ortaya çıkan metal bileşimini tuz şablonu stokiyometrisi yoluyla kontrol etmek ve azalan ajan seçimiyle birleştirildiğinde makrotüp ve makrobeam gözenekli yanakların nanoyapısı üzerinde kontrol ve kesit yapısı sağlar. Sentez yöntemi şablonları oluşturmak için kullanılan tuz oranlarını değiştirerek değişebilir: Pt2+:P t2-, Pt2+:P d2-:P t2-ve Pt2-:P t2+:Cu2+. Bu yöntem için kritik asil metal kare düzlemsel katyon ve anyonlar eklenmesi sonucu tuz iğnesi şablonları oluşumudur. Tuz oluşumunun, deiyonize su kullanımını gerektiren su kirlerine ve pH'ya duyarlı olduğu saptanır. Ayrıca elektrokimyasal redüksiyon reaksiyon tüpleri ile bir duman başlık içinde güçlü hidrojen evrimi sonuçları aşırı basınç önlemek için kapaklı yapılır sağlamak için önemlidir.
Bu yöntemle, Denklem 1'de gösterilen [MCl4]2- M 0'aindirgeme, M'nin Pt veya Pd olduğu tuz şablonu yüzeyinin yakınında çözeltiye dört Cl- iyon salgılar:
Her [MCl4]2- iyon için şarj bakiyesi azalır; çözeltiye çözünen iki [M(NH3)4]2+ iyon tarafından korundisi düşünülmektedir. Denklem 2'de gösterildiği gibi [M(NH3)4]2+ ile M 0 arasında indirilme yoluyla dört nötr amonya molekülü serbest bırakılır:
Zayıf temel amonyenin su ile etkileşimi nh4+ ve OH- iyonları oluşturmak için nötr yüktür. Önerilen azaltma-çözünme eylemi ve nanopartikül yüzeyserbest enerji minizasyonu büyük olasılıkla Şekil 2,Şekil 3ve Şekil 429,31,32'degözlenen gözenekli makrotüp ve makroışın yapılarına katkıda bulunur. Önerilen bu mekanizma göz önüne alındığında, tuz şablonları kısmen kendi kendine fedakarlık tuz metal fazı için tuz geri kalanı ile onun yerine kalan açık gözenekleri ile şablon bırakarak dönüşüm göz önüne alındığında.
Bu yaklaşımın genellenebilirlik için bariz bir sınırlama karşı yüklü kare düzlemsel metal iyon kombinasyonları mevcut az sayıda. Bunlar genellikle platin, paladyum, bakır, altın ve nikel koordinasyon kompleksleri ile sınırlıdır, örneğin: [PtCl4]2-, [Pt(NH3)4]2+, [Cu(NH3)4]2+, [AuCl4]- ,ve [Ni(CN)4]2-. [Ni(CN)4]2-platin, paladyum ve bakır kare düzlemsel katyonlar ile birlikte kullanılabilecek düşük maliyetli bir geçiş metali olarak zorlayıcı iken, CN serbestliği ile önemli bir güvenlik sorunu sunuyor- hidrojen gazı evrimi ile birlikte elektrokimyasal azaltma sırasında iyonlar. Diğer platin ve paladyum koordinasyon kompleksleri çözünmez tuzları çökelti gösterilmiştir35,36,37. Yüksek boy oranı tuz iğnelerinin oluşumunun katyon ve anyon boyutunun göreceli eşleşmesine bağlı olduğuna ve daha fazla uyumsuzluğun daha az ürün verimini sağlayacağına inanılmaktadır.
Serbest duran filmlerin el basması, tuz şablonlarına uygun yüksek en boy oranı yapılarının birbirine karışması nedeniyle platin makrotüplerle en iyi şekilde çalışır. Bu filmler, bir elektrokimyasal şişede yerleştirilmesi için presleme den transfer adımları arasında bozulmamış kalan cımbız ile mekanik manipülasyon sağlam; ancak, filmler şiddetli bükme ile kırık olacaktır. Platin-paladyum mikroışın preslenmiş filmler, büyük olasılıkla makroışınların daha küçük özellik boyutu nedeniyle, platin makrotüpler kadar mekanik olarak sağlam değildir. Bakır platin preslenmiş filmler bu yöntemde tanımlanan metal kombinasyonları en az mekanik dayanıklı, onlar empedans spektroskopi ve döngüsel voltammetri için elektrokimyasal şişelere aktarmak için yeterince kararlı olmasına rağmen. Pratik cihaz uygulamalarına bağlı olarak, bakır-platin filmlerin yapısal bütünlüğünü artırmak için en az polimerik bağlayıcı kullanılabilir.
Bu yöntemin en önemli avantajı, makrotüp ve makroışın sentezinin basitliği, bağıl hızı, metal bileşimi kontrolü ve nanoyapısı nın yanı sıra sentez ürünlerini bağımsız filmlere bastırma yeteneğidir. Platin makrotüpler için 4-5 nm kadar küçük nanoölçekli özellik boyutları ile bu sentez yöntemi, asil metal aerogels oluşturmak için önceden biçimlendirilmiş nanopartikül sol-jel yöntemleri ile karşılaştırılabilir ama süperkritik kurutma gerek kalmadan. Platin-paladyum ve bakır-platin makroışınları ve makrotüpler olsa da, 50 nm kadar değişen biraz daha büyük nanostrucuture özelliği boyutu var. Daha büyük özellik boyutu, düşük maliyetli bakırı nanoyapıya dahil etme ve element kompozisyonu ayarlama becerisiyle kısmen dengelenir. Bu yöntem, gerekirse düşük mililitreden 10 litreye kadar herhangi bir reaksiyon hacmine ölçeklenebilir olması öngörülmektedir.
Mevcut kare düzlemsel metal iyonları metalik katyonlar ve anyonlar oluşan tuz iğneleri oluşumu için sınırlı iken, çözünmez metal tuzları kullanımı sadece bir iyon metalik tuzlar için genelleştirilebilir olabilir. Bu tuz-templating sentez yöntemi ulaşılabilir metal, metal oksit, alaşım ve çok metalik nanoyapıların çok daha geniş bir yelpazede oluşturabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Acknowledgments
Bu çalışma, Amerika Birleşik Devletleri Askeri Akademisi Fakülte Geliştirme Araştırma Fonu hibe tarafından finanse edilmiştir. Yazarlar Abd Ordusu Muharebe Yetenekleri Geliştirme Komutanlığı'nda Dr Christopher Haines yardım için müteşekkiriz. Yazarlar ayrıca Watervliet, New York'taki ABD Ordusu CCDC-Silahlanma Merkezi'nde FIB-SEM kullanımı için Dr Joshua Maurer teşekkür etmek istiyorum.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 50 mL Conical Tubes | Corning Costar Corp. | 430290 | |
| Ag/AgCl Reference Electrode | BASi | MF-2052 | |
| Cu(NH3)4SO4Ÿ•H2O | Sigma-Aldrich | 10380-29-7 | |
| dimethylamine borane (DMAB) | Sigma-Aldrich | 74-94-2 | |
| K2PtCl4 | Sigma-Aldrich | 10025-99-7 | |
| Miccrostop Lacquer | Tober Chemical Division | NA | |
| Na2PdCl4 | Sigma-Aldrich | 13820-40-1 | |
| NaBH4 | Sigma-Aldrich | 16940-66-2 | |
| Polarized Optical Microscope | AmScope | PZ300JC | |
| Potentiostat | Biologic-USA | VMP-3 | Electrochemical analysis-EIS, CV |
| Pt wire electrode | BASi | MF-4130 | |
| Pt(NH3)4Cl2Ÿ•H2O | Sigma-Aldrich | 13933-31-8 | |
| Scanning Electron Microscope | FEI | Helios 600 | EDS performed with this SEM |
| Shelf Rocker | Thermo Scientific | Vari-Mix™ Platform Rocker | |
| Snap Cap Microcentrifuge Tubes, 1.7 mL | Cole Parmer | UX-06333-60 | |
| X-ray diffractometer | PanAlytical | Empyrean | X-ray diffractometry |
| X-ray photoelectron spectrometer | ULVAC PHI - Physical Electronics | VersaProbe III |
References
- Chen, A., Holt-Hindle, P. Platinum-Based Nanostructured Materials: Synthesis, Properties, and Applications. Chemical Reviews. 110 (6), 3767-3804 (2010).
- Narayanan, R., El-Sayed, M. A. Shape-Dependent Catalytic Activity of Platinum Nanoparticles in Colloidal Solution. Nano Letters. 4 (7), 1343-1348 (2004).
- Wang, C., Daimon, H., Onodera, T., Koda, T., Sun, S. A General Approach to the Size and Shape-Controlled Synthesis of Platinum Nanoparticles and Their Catalytic Reduction of Oxygen. Angewandte Chemie International Edition. 47 (19), 3588-3591 (2008).
- Song, Y., et al. Synthesis of Platinum Nanowire Networks Using a Soft Template. Nano Letters. 7 (12), 3650-3655 (2007).
- Liu, L., Yoo, S. H., Park, S. Synthesis of Vertically Aligned Hollow Platinum Nanotubes with Single Crystalline Nanoflakes. Chemistry of Materials. 22 (8), 2681-2684 (2010).
- Ehrburger, P., Mahajan, O. P., Walker, P. L. Carbon as a support for catalysts: I. Effect of surface heterogeneity of carbon on dispersion of platinum. Journal of Catalysis. 43 (1), 61-67 (1976).
- Liu, H. S., et al. A review of anode catalysis in the direct methanol fuel cell. Journal of Power Sources. 155 (2), 95-110 (2006).
- Zhang, S., et al. A review of platinum-based catalyst layer degradation in proton exchange membrane fuel cells. Journal of Power Sources. 194 (2), 588-600 (2009).
- Wei, L., et al. Bimetallic Aerogels: High-Performance Electrocatalysts for the Oxygen Reduction Reaction. Angewandte Chemie International Edition. 52 (37), 9849-9852 (2013).
- Liu, W., et al. Noble Metal Aerogels-Synthesis, Characterization, and Application as Electrocatalysts. Accounts of Chemical Research. 48 (2), 154-162 (2015).
- Naskar, S., et al. Porous Aerogels from Shape-Controlled Metal Nanoparticles Directly from Nonpolar Colloidal Solution. Chemistry of Materials. 29 (21), 9208-9217 (2017).
- Du, R., et al. Emerging Noble Metal Aerogels: State of the Art and a Look Forward. Matter. 1 (1), 39-56 (2019).
- Qiu, X., et al. Template-engaged synthesis of hollow porous platinum–palladium alloy nanospheres for efficient methanol electro-oxidation. Journal of Power Sources. 302, 195-201 (2016).
- Yamauchi, Y., et al. Electrochemical Synthesis of Mesoporous Pt–Au Binary Alloys with Tunable Compositions for Enhancement of Electrochemical Performance. Journal of the American Chemical Society. 134 (11), 5100-5109 (2012).
- Lim, B., et al. Twin-Induced Growth of Palladium–Platinum Alloy Nanocrystals. Angewandte Chemie International Edition. 48 (34), 6304-6308 (2009).
- Lim, B., et al. Pd-Pt Bimetallic Nanodendrites with High Activity for Oxygen Reduction. Science. 324 (5932), 1302-1305 (2009).
- Han, L., et al. A seed-mediated approach to the morphology-controlled synthesis of bimetallic copper-platinum alloy nanoparticles with enhanced electrocatalytic performance for the methanol oxidation reaction. Journal of Power Sources. 286, 488-494 (2015).
- Xu, C., et al. Nanotubular Mesoporous PdCu Bimetallic Electrocatalysts toward Oxygen Reduction Reaction. Chemistry of Materials. 21 (14), 3110-3116 (2009).
- Xu, D., et al. Solution-Based Evolution and Enhanced Methanol Oxidation Activity of Monodisperse Platinum-Copper Nanocubes. Angewandte Chemie International Edition. 48 (23), 4217-4221 (2009).
- Stamenkovic, V. R., et al. Improved Oxygen Reduction Activity on Pt3Ni(111) via Increased Surface Site Availability. Science. 315 (5811), 493-497 (2007).
- Burpo, F. J., et al. Direct solution-based reduction synthesis of Au, Pd, and Pt aerogels. Journal of Materials Research. 32 (22), 4153-4165 (2017).
- Burpo, F. J., et al. A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction. Journal of Visualized Experiments. (136), e57875 (2018).
- Burpo, F. J., Mitropoulos, A. N., Nagelli, E. A., Ryu, M. Y., Palmer, J. L. Gelatin biotemplated platinum aerogels. MRS Advances. , 1-6 (2018).
- Burpo, F., et al. Cellulose Nanofiber Biotemplated Palladium Composite Aerogels. Molecules. 23 (6), 1405 (2018).
- Burpo, F. J., et al. Synthesis Method for Cellulose Nanofiber Biotemplated Palladium Composite Aerogels. Journal of Visualized Experiments. (147), e59176 (2019).
- Mitropoulos, A. N., et al. Metal Composite Porous Silk Fibroin Aerogel Fibers. Materials. 12 (6), 894 (2019).
- Xiao, X., et al. Salt-Templated Synthesis of 2D Metallic MoN and Other Nitrides. ACS Nano. 11 (2), 2180-2186 (2017).
- Xiao, X., et al. Scalable salt-templated synthesis of two-dimensional transition metal oxides. Nature Communications. 7, 11296 (2016).
- Burpo, F. J., et al. Salt-Templated Hierarchically Porous Platinum Macrotube Synthesis. Chemistry Select. 3 (16), 4542-4546 (2018).
- Burpo, F., Nagelli, E., Morris, L., Woronowicz, K., Mitropoulos, A. Salt-Mediated Au-Cu Nanofoam and Au-Cu-Pd Porous Macrobeam Synthesis. Molecules. 23 (7), 1701 (2018).
- Burpo, F. J., et al. Salt-templated platinum-palladium porous macrobeam synthesis. MRS Communications. 9 (1), 280-287 (2019).
- Burpo, F. J., et al. Salt-Templated Platinum-Copper Porous Macrobeams for Ethanol Oxidation. Catalysts. 9 (8), 662 (2019).
- Magnus, G. Ueber einige Verbindungen des Platinchlorürs. Annalen der Physik. 90 (10), 239-242 (1828).
- Vauquelin, N. L. Memoire sur le Palladium et le Rhodium. Annales de Chimie. 88, 167-198 (1813).
- Bremi, J., et al. From Vauquelin's and Magnus' Salts to Gels, Uniaxially Oriented Films, and Fibers: Synthesis, Characterization, and Properties of Tetrakis(1-aminoalkane)metal(II) Tetrachlorometalates(II). Chemistry of Materials. 11 (4), 977-994 (1999).
- Bremi, J., Caseri, W., Smith, P. A new compound derived from Magnus' green salt: solid state structure and evidence for platinum chains in solution. Journal of Materials Chemistry. 11 (10), 2593-2596 (2001).
- Caseri, W. Derivatives of Magnus' Green Salt. Platinum Metals Review. 48 (3), 91 (2004).
