Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

Выполнение газовых реакций in situ с закрытыми ячейками в просвечиваемом электронном микроскопе

Published: July 24, 2021 doi: 10.3791/62174
Automatic Translation
1, 1, 2, 3, 4, 4, 1, 5
1Center for Nanophase Materials Sciences, Oak Ridge National Laboratory, 2Protochips Inc., 3Department of Materials Science & Engineering, University of Michigan, 4Catalytic Carbon Transformation & Scale-up, National Renewable Energy Laboratory, 5Materials Science & Technology Division, Oak Ridge National Laboratory

Summary

Здесь мы представляем протокол для проведения экспериментов in situ с газовой реакцией с закрытыми ячейками ТЕА, подробно описывая несколько широко используемых методов подготовки образцов.

Abstract

Газовые реакции, изученные с помощью электронной микроскопии in situ, могут быть использованы для захвата морфологических и микрохимических превращений материалов в реальном времени в масштабах до атомного уровня. Исследования in situ с закрытой газовой реакцией (CCGR), выполненные с использованием (сканирующей) просвечивающей электронной микроскопии (STEM), могут отделять и идентифицировать локализованные динамические реакции, которые чрезвычайно сложно захватить с использованием других методов характеризации. Для этих экспериментов мы использовали держатель CCGR, который использует нагревательные микрочипы на основе микроэлектромеханических систем (MEMS) (далее именуемые «E-чипы»). Экспериментальный протокол, описанный здесь, детализирует метод выполнения газовых реакций in situ в сухих и влажных газах в STEM с коррекцией аберрации. Этот метод находит актуальность во многих различных системах материалов, таких как катализ и высокотемпературное окисление конструкционных материалов при атмосферном давлении и в присутствии различных газов с водяным паром или без него. Здесь описано несколько методов пробоподготовки для различных форм-факторов материала. Во время реакции масс-спектры, полученные с помощью системы анализатора остаточного газа (RGA) с водяным паром и без него, дополнительно подтверждают условия воздействия газа во время реакций. Таким образом, интеграция RGA с системой CCGR-STEM in situ может обеспечить критическое понимание для корреляции состава газа с динамической эволюцией поверхности материалов во время реакций. Исследования in situ/operando с использованием этого подхода позволяют детально испускать фундаментальные механизмы реакций и кинетику, которые происходят при определенных условиях окружающей среды (время, температура, газ, давление), в режиме реального времени и при высоком пространственном разрешении.

Introduction

Необходимо получить подробную информацию о том, как материал претерпевает структурные и химические изменения под воздействием химически активных газов и при повышенных температурах. Сканирующая просвечивающая электронная микроскопия (STEM) in situ с закрытой ячейкой (CCGR) была разработана специально для изучения динамических изменений, происходящих в широком спектре материальных систем (например, катализаторов, конструкционных материалов, углеродных нанотрубок и т. д.) при воздействии повышенных температур, различных газовых сред и давлений от вакуума до полного атмосферного давления1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. Этот подход может быть полезен в нескольких случаях, например, при ускоренной разработке катализаторов следующего поколения, которые важны для ряда промышленных процессов конверсии, таких как одноступенчатая конверсия этанола в n-бутены по Ag-ZrO2/SiO213,катализаторы реакции восстановления кислорода и реакции эволюции водорода в приложениях топливных элементов14,15,каталитическое гидрированиеCO2 16,дегидрирование метанола в формальдегид или дегидратация в диметиловый эфир, которые используют либо металлические катализаторы, либо многостенные углеродные нанотрубки в реакции превращения метанола в присутствии кислорода17. Недавние применения этого метода in situ для исследований катализа1,2,7,8,10,11,12,18,19,20,21,22 дали новое представление о динамических изменениях формы катализатора10,11,23,огранки7,росте и подвижности8,20,24. Кроме того, in situ CCGR-STEM может быть использован для исследования высокотемпературного окислительного поведения конструкционных материалов, которые подвергаются воздействию агрессивных сред, от газотурбинных двигателей до реакторов деления и синтеза следующего поколения, где важны не только прочность, ударная вязкость, свариваемость или излучение, но и высокотемпературная стойкость кокислению 25,26,27,28,29. Специфичные для конструкционных сплавов эксперименты in situ CCGR-STEM позволяют динамически отслеживать диффузионно-индуцированную миграцию граничного зерна в условиях редукции9 и измерения кинетики окисления при высокой температуре5,6,30. В течение нескольких десятилетий, предшествовавших недавнему развитию технологий CCGR, исследования реакций на газ in situ проводились с использованием специальных экологических ТЭМ (E-TEMs). Подробное сопоставление E-TEM и CCGR-STEM было рассмотреноранее 10; поэтому возможности Э-ТЕА в настоящей работе более подробно не обсуждаются.

В этой работе была использована коммерчески доступная система(Таблица материалов),включающая управляемый компьютером коллектор (система подачи газа) и специально разработанный держатель CCGR TEM, в которой используется пара устройств кремниевых микрочипов на основе микроэлектромеханика (MEMS) (например, спейсерный чип и нагреватель "E-chip"(Таблица материалов)). Каждый E-чип поддерживает аморфную, электронно-прозрачнуюмембрануSi x Ny. Спейсерный чип имеет мембрану SixNy толщиной 50 нм с областью обзора 300 x 300мкм2 и 5 мкм толщиной эпоксидных фоторезист (SU-8) «спейсерных» контактов, которые микрофабрикированы для обеспечения пути потока газа и поддержания физического смещения между двумя парными микрочипами(рисунок 1A). Часть E-чипа покрыта керамической мембраной с низкой проводимостью ~100 нм SiC; мембрана имеет массив 3 x 2 из вытровенных отверстий диаметром 8 мкм, перекрываемых аморфной мембраной SixN y толщиной~30 нм (sixNy области просмотра)(рисунок 1A и рисунок 2D),через который записываются изображения. E-чип выполняет двойную роль как в качестве поддержки образца, так и в качестве нагревателя6. Контакты Au микрофабрикуются на E-чипе, чтобы обеспечить резистивный нагрев мембраны SiC. Каждый электронный чип калибруется с использованием методов визуализации инфракрасного излучения (ИК)(Таблица материалов)2 и, как было показано, является точным с точностью до ±5%31. Калибровка температуры не зависит от состава и давления газа, что обеспечивает независимый контроль температур реакции при любых выбранных газовых условиях. Преимущество тонкопленочного нагревателя заключается в том, что температура до 1000 °C может быть достигнута в течение миллисекунд. Чтобы выполнить реакцию, E-чип помещается на верхнюю часть спейсерного чипа, создавая «сэндвич» с закрытой ячейкой, который изолирует среду вокруг образца от высокого вакуума колонны TEM. Преимущество этой установки заключается в том, что реакции могут быть выполнены от низкого давления до атмосферного давления (760 Торр) с одиночными или смешанными газами и в статических или проточных условиях. Устройства MEMS закреплены с помощью зажима(рисунок 1B),который позволяет вставлять держатель в зазор размером в мм от полюса объектива в прибор S/TEM с коррекцией аберрации(Таблица материалов)(Рисунок 1C). Современные держатели S/TEM на месте включают в себя интегрированные микрожидкие трубки (капилляры), которые соединены с внешней трубой из нержавеющей стали, которая, в свою очередь, соединена с системой подачи газа (коллектором). Электронная система управления обеспечивает контролируемую подачу и поток реагента через газовую ячейку. Расход и температура газа управляются пользовательским программным пакетом на основе рабочего процесса, предоставляемым производителем(Таблица материалов)10,32. Программное обеспечение управляет тремя линиями ввода газа, двумя внутренними экспериментально-газоотводными баками и приемным резервуаром для потока газа, возвращающегося из ячейки во времяэксперимента (рисунок 1D).

Из-за изменчивости материалов и их форм-фактора мы сначала сосредоточимся на нескольких методах осаждения образцов на E-чипе, а затем наметим протоколы для выполнения количественных экспериментов in situ/operando с контролируемой температурой, смешиванием газа и потоком.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Подготовка электронных чипов

  1. Прямое осаждение порошка путем капельного литья из коллоидного раствора(рис. 2А).
    1. Измельчить порошок, если агрегаты частиц порошка слишком велики. Сделайте это с помощью небольшой ступки и пестиков (измельченные заполнители должны быть размером <5 мкм). Смешайте небольшое количество (например, ~0,005 мг, количество, определяемое опытом) порошка в 2 мл растворителя (например, изопропанола или этанола).
    2. Обучайте смесь ультразвуком около 5 минут, чтобы создать коллоидную суспензию.
    3. Поместите E-чип на крепление E-chip. Бросьте примерно 1 мкл суспензии с помощью микропипетки 0,5-2,5 мкл непосредственно на E-чип.
    4. Очистите контакты Au, чтобы удалить подвеску с помощью абсорбирующей бумажной точки во время просмотра через стереомикроскоп.
  2. Прямое осаждение порошка через маску(рисунок 2B).
    1. Раздавите порошок (например, Pt/TiO2)насухо, если частицы порошка слишком велики (как в пункте 1.1.1).
    2. Поместите новый чистый E-чип на крепление E-chip(рисунок 3D). Используйте маску, которая представляет собой еще один E-чип со удаленной мембраной SixNy (разбив ее пинцетом или сжатым газом) и поместите ее непосредственно на E-чип внутри светильника.
    3. Используйте верхнюю пластину, чтобы зажать новый чистый электронный чип и маску вместе внутри светильника.
    4. Нанесите небольшое количество порошка с помощью шпателя непосредственно на мембрану нитрила кремния в маске.
    5. Осторожно вибрируйте светильник, чтобы встряхнуть частицы до Е-чипа. Это может быть сделано либо с помощью вакуумного пинцета, удерживая светильник в верхней части блока во время его работы, либо с помощью блока ультразвука и размещения светильника в сухом музере.
    6. Стряхните лишний порошок, разберите систему и осмотрите размещение сухого порошка на Е-чипе с помощью стереомикрома.
  3. Метод осаждения путем испарения электронным пучком, ионного или магнетронного распыления.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Этот метод используется для создания либо одноэлементной системы, либо модельных образцов сплава известной геометрии и состава.
    1. Создайте маску шаблона(рисунок 3).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Подготовьте маску шаблона заранее, так как это занимает некоторое время.
    2. Используйте проставку с удаленной мембраной SixNy. В этом эксперименте E-чип, обычно используемый в экспериментах с жидкими клетками, использовался после осторожного разрыва мембраны SixNy, что привело к открытию 50 x 250 мкм. Этот проставочные чипы с удаленной мембраной SixNy будут объединены с другим чипом, имеющим массив отверстий (например, нитрид кремния (SiN) Microporous TEM Window 33).
    3. Используйте цианоакрилатный (CA)клей (Таблица материалов) для прикрепленияsiN Microporous TEM Window лицевой стороной вниз (пленка с рисунком SiN вдали от проставочного чипа) к отверстию размером 50 x 250 мкм в соответствии с рекомендацией производителя(рисунок 3B,C).
    4. Повторите процедуру, чтобы подготовить столько масок шаблона, сколько необходимо, в зависимости от запланированных экспериментов.
    5. Поместите новый чистый E-чип на светильник E-chip(рисунок 3D).
    6. Поместите маску шаблона на E-чип(рисунок 3C,D).
    7. Накройте верхней пластиной и зажмите ее(рисунок 3D).
    8. Используйте методы испарения электронным пучком, ионного напыления или магнетронного напыления. Это рекомендуемые методы, используемые для распыления интересующего материала непосредственно через маску шаблона.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Может быть важно продуть систему осаждения для удаления остаточного кислорода перед осаждением для отложений материала более высокой чистоты33.
    9. Разберите систему и осмотрите E-чип с помощью стереомикроскопа, чтобы обеспечить хорошее сцепление нанесенного материала на мембране SixNy E-чипа.
  4. Фрезерование сфокусированного ионного пучка (FIB)(рисунок 2C).
    1. Подготовьте стандартную ламель TEM с помощью FIB. Используйте низкие кВ (например, 2-5 кВ) для конечной ступени фрезерования для устранения повреждений, вызванных фрезерованием FIB при высоких напряжениях (30-40 кВ).
    2. Поместите ламеллу TEM на электронный чип, используя стандартные процедуры FIB. Не повреждайте мембрану SixNy при прикреплении подготовленной FIB ламели TEM к E-чипу. Allard et al.34 и другие публикации30,35,36 для получения подробной информации о различных методах с использованием инструментов Xe-PFIB и Ga-FIB для приготовления ламелей.

2. Подготовка держателя атмосферы (CCGR-TEM)

  1. Загрузите нужный калибровочный файл.
  2. Измерьте сопротивление нагревателя SiC, чтобы убедиться, что оно находится в диапазоне сопротивления для этой конкретной калибровки E-чипа, как это предусмотрено производителем CCGR.
  3. Снимите зажим с держателя CCGR-TEM.
  4. Очистите наконечник держателя CCGR-TEM с помощью абсорбирующих бумажных точек и/или сжатого воздуха, убедившись, что на канавках уплотнителяющих колец не осталось мусора. Затем поместите специальное двойное уплотнение в наконечник.
  5. Поместите чип прокладки в держатель CCGR-TEM.
  6. Поместите E-чип, содержащий образец, который был подготовлен одним из способов, упомянутых в разделе 1, с контактами нагревателя вниз на чип проставки, делая надлежащее соединение с электрическими контактами гибкого кабеля внутри держателя.
  7. Расположите зажимную пластину держателя на верхней части E-чипа с помощью пинцетом, поместите винты в указанное место на кончике держателя CCGR-TEM, затем закрутите установленные винты с конечным крутящим моментом до 0,2 фунт-фут.
  8. Измерьте еще раз сопротивление нагревателя SiC после сборки держателя CCGR-TEM, чтобы убедиться, что он находится в диапазоне сопротивления для этой конкретной калибровки E-чипа, как это предусмотрено производителем CCGR.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь используется специальный адаптер, который подключается непосредственно к электрическим соединениям держателя. Это позволяет проводить измерения сопротивления с помощью держателя CCGR-TEM и сопряженных микрочипов в сборе при полной сборке в держатель.

3. Подготовка экспериментальной установки

  1. Выпекайте и откачивайте систему (коллектор, держатель, газовые баллоны и камеру RGA) в течение ночи, с держателем или без него, подключенным нажатием кнопки Bake в программном обеспечении для управления газом.
  2. Загрузите держатель в сканирующий просвечивающий электронный микроскоп и подключите газовую трубку от коллектора к держателю CCGR-TEM.
  3. Для эксперимента перекачивают и продувают систему инертным газом (например, Ar илиN2)дважды от 100 торр до 0,5 торра.
  4. Выполните конечную откачку и продувку от 100 Торр до 0,001 Торр. Это гарантирует, что вся система подачи газа, от газового коллектора до держателя, будет очищена и промыта инертным газом.
  5. Анализатор остаточного газа - Во время процедуры насоса и продувки включите систему RGA для нагрева нити накала.

4. Подготовка системы подачи водяного пара (VDS)

ПРИМЕЧАНИЕ: Эти инструкции предназначены для конкретных экспериментов, которые включают контролируемую доставку газа в виде пара (например, водяного пара). Контроль подачи газа осуществляется с помощью программного обеспечения для управления газом, предоставленного производителем(Таблица материалов).

  1. Прикрепите продувочный газ (например, N2)к VDS, поверните ручку рычага в положение Выхлопа,а затем поверните в положение парковки.
  2. Продувку VDS (повторите 4.1) путем протекания инертного газа три раза или до тех пор, пока не будет больше жидкости.
  3. Поверните ручку рычага в положение Park и прикрепите VDS к коллектору.
  4. Поверните ручку рычага в положение Fill и снимите газовую магистраль продувки.
  5. Установите давление пара на 18,7 Torr в программном обеспечении для управления газом.
  6. В программном обеспечении накачайте VDS в вакуум (0,1 Torr), выбрав входную линию и нажав кнопку насоса.
  7. Наполните VDS водой (2 мл) через шприц и трубку.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Если требуется пар более высокой чистоты, могут потребоваться дополнительные этапы продувки.

5. Запуск реакции

  1. Убедитесь, что все газы, которые будут использоваться в экспериментах (например, N2,водяной пар и O2),подключены к коллектору.
  2. С помощью программного обеспечения для управления газом в разделе Именованиезадайте имя (имена) для газа (газов), необходимых для реакции, и сохраните необработанный файл «.csv» таким образом, чтобы для эксперимента был создан файл журнала.
  3. В разделе Настройка электронного чипавыберите соответствующий калибровочный файл (т.е. как описано в 2.5) для используемого E-чипа и Запустите калибровку. Как упоминалось ранее в разделе «Введение», каждый E-чип калибруется по температуре с использованием инфракрасного излучения (ИК) от производителя.
  4. В разделе Насос и продувкасм. Подготовка экспериментальной установки.
  5. В разделе «Контроль газа»выберите желаемое название газа и его состав (например, выберите процент для каждого газа) для эксперимента.
  6. В разделе Температуравыберите желаемую скорость нагрева и целевую температуру для температуры, интересуемой для эксперимента, и нажмите кнопку Пуск.
  7. Начните поток газа, нажав кнопку Пуск в разделе Контроль газа.

6. Окончание эксперимента

  1. Как только реакция будет завершена, прекратите поток газа, выключите температурную ручку и завершите сеанс с помощью процедуры Pump and Purge (например, в зависимости от реакции, которая была выполнена, выполните процедуру Pump and Purge от 100 Torr до 0,1 Torr 2-3 раза).
  2. Перед извлечением держателя IN SITU CCGR-TEM из электронного микроскопа убедитесь, что давление держателя возвращается к атмосферным давлениям.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Образцы для газовых реакций с закрытыми ячейками на основе MEMS:
Прямое осаждение порошка капельным литьем из коллоидного раствора и через маску
В зависимости от изучаемого материала существует ряд различных способов подготовки электронных чипов для экспериментов in situ/operando CCGR-STEM. Подготовка газовой ячейки к исследованиям катализа обычно требует диспергирования наночастиц катализатора на Е-чип либо из коллоидной жидкой суспензии(фиг.2А),либо непосредственно из самого сухого порошка(фиг.2В). Для более грубых порошков может потребоваться измельчить частицы (например, с помощью раствора и пестика или путем размещения порошка между стеклянными слайдами), поэтому порошковые агрегаты будут помещаться в 5-мкм зазор между парными микрочипами («сэндвич») без повреждения мембран SixNy. При использовании жидкой суспензии осаждение порошков приводит к более широкой дисперсии, покрывающей большую площадь Е-чипа, что часто требует вторичной очистки («пыления») для удаления порошка из золотых контактов. Принимая во внимание, что при осаждении сухого порошка маска может быть использована для непосредственного осаждения порошка в желаемом месте (например, в электронно-прозрачной области просмотра SixNy). В нашем исследовании маски, которые мы тестировали, представляют собой E-чипы судаленной мембраной SixN y и спейсерный чип с жидкими ячейками с удаленной пленкой SixNy. Поскольку последний имеет более узкое отверстие (50 х 250 мкм), более точное осаждение может быть достигнуто непосредственно на область мембранного нагревателя E-чипа, и дополнительная очистка золотых контактов не требуется.

Нанесение маски и сплава
Осаждение катализатора на Е-чип относительно легко по сравнению с объемными сплавами. Поскольку наноразмерные частицы композиций случайных сплавов недоступны, а дробление порошков микроразмера сплава также было проблематичным6,была рассмотрена оценка еще одного потенциального нового метода получения образцов сплавов контролируемого состава и геометрии на мембранах33 электронныхчипов с газовыми ячейками.

Основная идея для образцов структурных сплавов заключается в нанесении «островов»(рисунок 2D)желаемого структурного материала с использованием подходящего метода осаждения из парового излучения (например, испарение электронного пучка, ионное напыление или магнетронное напыление), где элементарные виды осаждаются непосредственно на мембрану E-чипа(рисунок 3A)через маску рисунка, состоящую из массива отверстий диаметром ~ 2 мкм(рисунок 3). Маска шаблона может быть изготовлена методом FIB-фрезерования с использованием SixNy спейсера E-чипа. В качестве альтернативы, проще использовать коммерчески доступное siN Microporous TEM Window толщиной 50 нм, с массивом пор 2 мкм в пленке нитрида кремния в сетке в пределах одной мембраны 500 x 500 мкм(Таблица материалов)33 в качестве маски рисунка (рисунок 3B-b). Как показано, можно прикрепить SiN Microporous TEM Window к E-чипу со снятой мембраной SixNy (рисунок 3B-a)и поместить его непосредственно на E-чип(Рисунок 3C)в надежно затянутый фикстур E-chip(Рисунок 3D). Это используется для создания идеального выравнивания устройств и помогает изолировать испарительные виды на небольшой площади на E-чипе(рисунок 3C-c и 3C-d). В зависимости от химического состава осажденного сплава/материала, каждый метод испарения (электронно-лучевое испарение, ионное напыление или электронно-магнетронное напыление) имеет свои преимущества и недостатки33,которые здесь рассматриваться не будут. Таким образом, идея подготовки образцов газового реактора путем осаждения в паровой фазе через маску рисунка на поверхность Е-чипа имеет потенциал для дальнейшего развития и экспериментов.

Фрезерование FIB
Подготовка электронных чипов становится более сложной при исследовании твердых материалов. Сопоставимые исследования объемных конструкционных материалов требуют подготовки образца в виде тонкого среза или ламели подходящей толщины и геометрии образца (например, электронно-прозрачного и нескольких микрон в боковой степени), которые могут быть каким-либо образом закреплены на мембране E-чипа. Этот процесс может быть проведен с использованием процедур fiB-фрезерования и размещения ламели TEM на области просмотра SixNy в мембране нагревателя SiC(рисунок 2C-c)9,30, 36,37 с оговоркой, что обычное измельчение gallium FIB обычно оставляет остаточный Ga, либо в виде имплантации Ga, либо в виде сегрегации Ga в некоторых материальных системах (например, в границах и фазах зерна в Al и его сплавах38)на измельченной поверхности, тем самым усложняя процесс реакции, когда динамические события необходимо исследовать на атомном уровне. Важно оценить восприимчивость материала к проникновению Ga9. Чтобы свести к минимуму имплантацию Ga и повреждение поверхности, мы можем использовать электрополированные иглы, аналогичные тем, которые используются для томографии атомных зондов, которые затем могут быть помещены на E-чип(рисунок 2C-d)с помощью FIB путем прикрепления образца точками W или Pt «tack»31. Анализ ЭЦП подтверждает, что имплантацию Ga можно уменьшить/устранить(рисунок 2C-d); однако ограничением этого метода является геометрия образца. Только игольчатые образцы могут быть приготовлены без воздействия на область, представляющие интерес, ионов Ga. В качестве альтернативы новые Xe-плазменные FIB могут быть использованы для приготовления тонкой ламели без имплантации Ga. Например, электронно-прозрачная ламель из 3-мм электрополированных дисков может быть извлечена и помещена на E-чип(рисунок 2C-e),в результате чего большая площадь образца без проблем, связанных с остаточным ионным имплантационным слоем (Xe инертен и не имеет тенденции к осаждению на поверхностях образца. Он также производит более тонкий аморфный слой (~ 1 нм), чем лучшие процедуры FIB с источником Ga)34.

Эксперименты с реакцией in situ
Для того, чтобы зафиксировать динамические события, во-первых, необходимо выпекать и откачивать систему в течение ночи. Во время фактического эксперимента держатель подключается к системе газового коллектора и несколько раз перекачивается и продувается. Система первоначально откачивается дважды от 100 Торр до 0,5 Торр и продувается инертным газом (например, N2,Ar); третий цикл предполагает откачку до 0,001 Торра. Внутренние условия контролируются системой RGA(Таблица материалов),которая оснащена электронным умножителем10. RGA интегрирована в систему управления газом через соединение с обратной стороной держателя CCGR-TEM(рисунок 4B). Для удаления остаточного водяного пара и других газов из камеры RGA используется нагревательная лента, которая позволяет выпекать между экспериментами. Может быть достигнут сверхвысокий вакуум в RGA < 2x10-8 Torr. Для контроля количества газа из держателя и в камеру RGA используется клапан утечки (LV) с электронным управлением, а обратная капиллярная линия к коллектору изолирована от клапана утечки ручным клапаном (HV).

Пример зарегистрированных парциальных давлений газа, измеренных в камере RGA, держателе CCGR-TEM (lv open), коллекторе (H1 open) и Tank 1 (T1 open) перед экспериментами in situ, показан на рисунке 4. Это показывает, что, несмотря на то, что была выполнена ночная выпечка, откачка и продувка, все еще существует некоторая степень остаточного водяного пара. Таким образом, для экспериментов, особенно с водяным паром, важно установить исходный уровень для начальных условий системы и записать начальные парциальное давление. Для нашей системы, показанной на рисунке 4,парциальное давление водяного пара, измеренное вплоть до резервуара 1, гласит 1,1 x 10-7 Torr. Атомный масс-спектр по отношению к парциального давления показывает пик водяного пара при 18 аму, достигая 1,1 х 10-7 Торр(рисунок 3C). Сравнивая спектр с спектром из экспериментов, которые содержали O2 и водяной пар, наблюдается значительное увеличение парциального давления (2,5 х 10-7 Торр) пика при 18 аму. Обратите внимание, что при дальнейшем открытии клапана утечки в камеру RGA вводится больший поток газа, где выполняются измерения. Важно отрегулировать клапан утечки таким образом, чтобы общее давление эксперимента оставалось постоянным, чтобы сравнивать результаты между условиями. Измерения состава газа возможны при давлении в камере RGA в диапазоне ≤10-5 Торр, что составляет менее миллиардной части атмосферы из-за высокой реакционной способности ионов и их короткого срока службы; поэтому давления в RGA намного ниже, чем в газовой ячейке.

Прикрепление системы подачи водяного пара к коллектору требует продувки VDS инертным газом до тех пор, пока не будет жидкости (также важно очистить VDS сразу после эксперимента, чтобы упростить этот шаг) и держать его продуваемым во время подключения к коллектору. Перед заполнением VDS желаемой жидкостью (например, водой, метанолом или этанолом), сначала VDS перекачивается в вакуум. Затем жидкость добавляют с помощью шприца и трубки. Для улучшения качества пара (с пониженным содержанием кислорода) экспериментальный резервуар подачи может быть заполнен паром и откачаны два-три раза; в противном случае он готов к использованию.

Программное обеспечение для управления газом направляет пользователя через настройки на всех этапах эксперимента. В начале необходимо выбрать правильные газы и давления. Сопротивление E-чипа должно быть проверено для обеспечения того, чтобы E-чип не был поврежден во время загрузки в держатель CCGR-TEM. В коллекторе имеются два податочных резервуара (Резервуар 1 и Резервуар 2), которые удерживают и поставляют газ с конечным составом для реакции. Желаемая газовая композиция может быть получена путем смешивания среды непосредственно в одном из резервуаров подачи (резервуар 1 или резервуар 2 на фиг.1D и 4B). Коллекторная система имеет три порта, которые вводят газы в коллектор. Однако, если требуется смешать более трех газов, необходимо разделить одну или несколько входных линий. Альтернативно, если газовый состав очень сложный, следует использовать предварительно смешанные газы, что позволяет их перемешивать во время эксперимента с желаемым составом пара.

После установки желаемого состава газа для эксперимента in situ программное обеспечение для управления газом сначала введет более низкий процент газа; затем, достигнув нужного давления, он будет подавать второй газ в резервуар подачи. Впоследствии, в зависимости от эксперимента, газ может быть введен в газовую ячейку либо при комнатной температуре, либо после нагрева образца до желаемой температуры при определенной/желаемой скорости нагрева. Это зависит от эксперимента каждого пользователя. Нагрев может происходить в вакууме, под инертным газом или под предварительно смешанным газом, который будет использоваться в экспериментах. Когда газ необходимо заменить во время проведения экспериментов, система откачивается и продувается инертным газом, чтобы избежать опасности смешивания двух несовместимых газов.

В целом, во время экспериментов дрейф в направлениях x и y практически отсутствует, но во время нагрева и /или изменения давления наблюдается значительное изменение высоты образца (что создает проблему для захвата начала реакции). Если возможно, нагрейте до нужной температуры под вакуумом или инертным газом, отрегулируйте все выравнивания и затем введите газовую жиму. Эксперименты ниже 200 °C также являются сложными с закрытой ячейкой из-за загрязнения, накапливаемого на поверхности области просмотра E-chip.

Например, эволюция поверхности наночастиц Pt на опоре TiO2 была зафиксирована при воздействии 100% водяного пара при 17 Torr при 300 °C(рисунок 5). Наблюдались структурные изменения в частице Pt и перестройка структуры для обнажения {111} поверхностей(рисунок 6)(рисунок 6A против рисунка 6B против рисунка 6C).

Figure 1
Рисунок 1:Сопряженное устройство e-chip с держателем CCGR-TEM. (A)Пара кремниевых микрочипов на основе MEMS (спейсерный чип и E-чип (нагреватель)) для экспериментов in situ CCGR-STEM. (B)Схема наконечника держателя CCGR-TEM с парными микрочиповыми устройствами, закрепленными зажимом. (C)Поперечное сечение наконечника держателя CCGR-TEM, показывающее E-чип, размещенный поверх проставочного чипа, создающий замкнутую ячейку (сэндвич), которая изолирует среду вокруг образца от колонны TEM. (D) Более близкий вид коллектора, который окружает три линии ввода газа сбоку, два экспериментальных резервуара для подачи газа и приемный резервуар для управления потоком газа во время эксперимента. (Изображения предоставлены производителем системы CCGR). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 2
Рисунок 2:Пример различных методов осаждения для получения образцов на E-чипе. (A)E-чип с катализатором, нанесенным капельным литьем из коллоидного раствора. (B)E-чип после сухого порошкового осаждения с использованием двух различных масок (a) E-чип с удаленной мембраной SixNy и (b) E-чип с жидким элементом с удаленной мембраной SixNy. (C)Электронный чип,приготовленный (a)стандартными процедурами FIB-фрезерования и размещения ламели FIB на прозрачных областях просмотра электронов SixNy, (b) электрополированной иглы, (c) электронно-прозрачного сечения зерна в 3-миллиметровом электрополированном диске, извлеченном Xe-плазменным FIB и помещенным на E-чип. (D)Изображение С более высоким увеличением E-чипа со сплавом, нанесенным через маску рисунка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 3
Рисунок 3:Подготовка E-чипа с использованием методов напыления. (A) Схема E-чипа. (B) Маска шаблона, изготовленная из жидкого элемента E-чипа судаленной мембраной SixN y и 50 нм толщиной SiN Microporous TEM Window (B-a), с массивами пор 2 мкм в пленке нитрида кремния в сетке в пределах одного мембранного окна 34 толщиной 500 x 500 мкм, которое перекрывает отверстие микрочипа жидкой ячейки 50 x 250 микросхем(B-b). (C) Маска шаблона, непосредственно размещенная на E-чипе(C-c)с более высоким увеличением изображения, показывающая выравнивание области просмотра SixNy с отверстием 50 x 250 мкм в жидком элементе E-чипа, который покрыт SiN Microporous TEM Window(3C-d, а также 3B-b). (D)Поперечное сечение E-чипа внутри светильника(D-e),вид сверху(D-g)и(D-f)крупным планом маски узора в креплении E-chip. Крепление E-chip надежно удерживает маску рисунка, размещенную на E-чипе во время осаждения паровой фазы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 4
Рисунок 4:Измерение состава газа с помощью остаточного газоанализатора. (A)Пример парциального давления газа, измеренного в камере RGA, держателе CCGR-TEM (lv open), коллекторе (H1 open) и Tank 1 (T1 open) перед экспериментами in situ. (B)Схема программного обеспечения для управления газом, показывающая места для измерений RGA перед экспериментами. (C)Масс-спектры, генерируемые в вакууме до эксперимента (красный) с пиком водяного пара при 18 аму, достигающим 1,1 х10 -7 Торр и во время эксперимента(синий) со смесью O2 с водяным паром, показывающим увеличение парциального давления для OH,H2O и O2. RGA подтверждает наличие водяного пара в закрытой ячейке in situ. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 5
Рисунок 5:Измерение содержания водяного пара. (A)Схема программного обеспечения для управления газом, показывающая пример 100% водяного пара, вводимого в резервуар 1, с параметрами испытаний, зарегистрированными системой контроля газа при комнатной температуре перед экспериментом. (B)Спектры парциального давления газа, полученные с помощью RGA до (красный) и во время (синей) реакции со 100% водяным паром при 17 Торр и 300 °C. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 6
Рисунок 6:Экспериментальные результаты воздействия водяного пара на структуру наночастиц Pt. (A-C) Изображения BF-STEM, показывающие реконструированную поверхность наночастицы Pt на опоре TiO2 при воздействии 100% водяного пара при 17 Torr и 300 ° C. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

В настоящей работе продемонстрирован подход к выполнению STEM-реакций in situ с водяным паром и без него. Критическим этапом протокола является подготовка электронного чипа и поддержание его целостности во время процедуры загрузки. Ограничением метода является (а) размер образца и его геометрия, чтобы соответствовать номинальному 5-мкм зазору между парными (MEMS) кремниевыми микрочиповыми устройствами, а также (б) общее давление, используемое в экспериментах с водяным паром, поскольку наибольшее общее давление зависит от количества водяного пара6. Значение этого метода по отношению к существующим методам заключается в том, что мы можем выполнять эксперименты операндо, то есть мы анализируем образцы в реальных условиях, обеспечиваемых системой RGA, которая подтверждает / контролирует экспериментальные условия. Кроме того, существуют возможности для будущего применения метода в различных системах материалов, которые могут потребовать различных методов и процедур осаждения образцов на нагреватели E-chip.

Подготовка E-chip показана на рисунке 2,где показаны четыре различных метода пробоподготовки; (1) прямое осаждение порошка капельным отливкой из коллоидного раствора, (2) прямое осаждение порошка через маску,(3) прямое напыление EBID/IBID или магнетрона с узорчатыми масками и (4) измельчение FIB. Порошковое осаждение должно включать только порошки с частицами или агрегатами толщиной менее 5 мкм, чтобы поместиться в номинальном зазоре 5 мкм между парными микрочипами, чтобы предотвратить повреждение SixNy смотровых окон2,6. Исследователи, выполняющие осаждение с помощью методов испарения, должны корректировать параметры в соответствии с элементным составом, температурой и влажностью и должны минимизировать уровень кислорода. Пробоподготовка с использованием фрезерования FIB требует от пользователей особой осторожности предотвращения повреждения мембраны SixNy. Кроме того, имплантация Ga может изменить химический состав сплава и повлиять на диффузию поверхности. Независимо от того, какой метод образца E-чипа выбран, после осаждения образца требуется исследование E-чипа с использованием световой оптической микроскопии и измерения сопротивления для проверки целостности E-чипа перед началом экспериментов in situ.

Этот протокол для исследований in situ CCGR-STEM дает новые возможности для визуализации наноразмерных газовых реакций во время их возникновения и в реалистичных условиях (температура, давление и состав газа). Теперь можно выявить динамические изменения в поверхностных атомах и интерфейсах и понять, как состав и структура поверхности могут контролироваться внешними средствами7. Например, структурные изменения в частице Pt и перегруппировка ее структуры для обнажения {111} поверхностей(рисунок 6)были связаны с незначительными изменениями формы(рисунок 6A против рисунка 6B против рисунка 6C). Каталитические характеристики определяются межфазными реакциями, которые происходят на специфических для участках взаимодействия катализаторов, а микроскопия in situ помогла выявить явления газоповерхностного пара под водяным паром в исследованиях катализа Pt/TiO2. Кроме того, экспериментальный протокол, представленный здесь, также способствует лучшему пониманию процесса газовой реакции in situ путем мониторинга состава газа с использованием RGA. Это важно из-за необходимости соотнести роль газового состава со структурными и химическими изменениями, которые претерпевает изучаемый материал как прямой эффект воздействия окружающей среды.

Таким образом, исследования in situ CCGR-STEM могут позволить исследование дезактивации или регенерации каталитических материалов с помощью визуализации и спектроскопии, а также исследование химических и морфологических изменений во время газовых реакций на сыпучих сплавах. Такие исследования также позволяют идентифицировать минимальную температуру инициации, например, реакции регенерации и/или максимальную температуру реакции, а также характер окушения частиц поддерживаемого металла, из которых может быть извлечена кинетическая информация. Эти исследования обеспечивают прямую связь с текущими вычислительными моделями, которые предсказывают путь реакций, но не время, когда это произойдет, что важно для оптимизации материала. Потенциал этого протокола газовой реакции с закрытыми ячейками в окружающей среде может быть расширен до ряда различных материалов в сочетании с методами количественной спектроскопии, такими как электронная спектроскопия потерь энергии39 и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия5,6 для идентификации химического состава и/или изменений степени окисления. Более того, это только начало новой возможности, которая создает расширенные возможности для характеристики материалов в различных реалистичных условиях.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Эта рукопись была написана UT-Battelle, LLC в соответствии с контрактом No. DE-AC05-00OR22725 с Министерством энергетики США. Правительство Соединенных Штатов сохраняет за собой, и издатель, принимая статью к публикации, признает, что правительство Соединенных Штатов сохраняет за собой неисключительную, оплаченную, безотзывную, всемирную лицензию на публикацию или воспроизведение опубликованной формы этой рукописи или позволяет другим делать это для целей правительства Соединенных Штатов. Министерство энергетики обеспечит публичный доступ к этим результатам исследований, спонсируемых федеральным правительством, в соответствии с Планом общественного доступа Министерства энергетики США (http://energy.gov/downloads/doe-public-access-plan).

Acknowledgments

Это исследование было в основном спонсировано Программой лабораторных исследований и разработок Национальной лаборатории Оук-Ридж (ORNL), управляемой UT-Battelle LLC, для Министерства энергетики США (DOE). Часть разработки по внедрению водяного пара в газовую ячейку in situ была спонсирована Американским агентством ПО энергетике, Управлением по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии, Управлением биоэнергетических технологий, по контракту DE-AC05-00OR22725 (ORNL) с UT-Battle, LLC и в сотрудничестве с консорциумом химического катализа для биоэнергетики (ChemCatBio), членом Сети энергетических материалов (EMN). Эта работа была частично написана Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии, управляемой Alliance for Sustainable Energy, LLC, для DoE США по контракту No. DE-AC36-08GO28308. Часть микроскопии была проведена в Центре наук о нанофазных материалах (CNMS), который является Пользовательским центром Управления науки Министерства науки США. Ранняя разработка возможностей STEM in situ была спонсирована Программой двигательных материалов Управления автомобильных технологий Министерства энергетики США.  Мы благодарим д-ра Джона Дамиано, Protochips Inc., за полезные технические обсуждения. Авторы благодарят Розмари Уокер и Кейс Клэпп, производственную команду ORNL, за поддержку в производстве фильмов. Мнения, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Министерства по делам или правительства США. Правительство США сохраняет за собой, а издатель, принимая статью к публикации, признает, что правительство США сохраняет за собой неисключительную, оплаченную, безотзывную, всемирную лицензию на публикацию или воспроизведение опубликованной формы этой работы или разрешение другим лицам делать это для целей правительства США.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Atmosphere Clarity Software Protochips 6.5.14
Atmosphere Large Heating E-chips, 300 x 300 window, no spacer Protochips EAT-33AA-10 microchip device
Atmosphere Small E-chips, 300 x 300 micron window, 5 micron SU-8 spacer Protochips EAB-33W-10 microchip device
JEOL 2200FS JEOL microscope
M-bond 610 Electron Microscopy Sciences 50410-30 cyanoacrylate (CA) glue
Mikron M9103 IR camera Micron This is used by Protochips/ not available
Protochips “Fusion” E-chips Protochips spacer chip with removed SixNy membrane
Protochips Atmosphere 200 Protochips prototype software
Residual Gas Analyzer R100 (RGA) Stanford Research Systems R100 SRS

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Allard, L. F., et al. A new MEMS-based system for ultra-high-resolution imaging at elevated temperatures. Microscopy Research and Technique. 72 (3), 208-215 (2009).
  2. Allard, L. F., et al. Novel MEMS-based gas-cell/heating specimen holder provides advanced imaging capabilities for in situ reaction studies. Microscopy and Microanalysis. 18 (4), 656-666 (2012).
  3. Allard, L. F., et al. Innovative closed-cell reactor permits in situ heating and gas reactions with atomic resolution at atmospheric pressure. Microscopy and Microanalysis. 18 (2), 1118-1119 (2012).
  4. Allard, L. F., et al. Controlled in situ gas reaction studies of catalysts at high temperature and pressure with atomic resolution. Microscopy and Microanalysis. 20 (3), 1572-1573 (2014).
  5. Allard, L. F., et al. computer-controlled in situ gas reactions via a mems-based closed-cell system. Microscopy and Microanalysis. 21 (3), 97-98 (2015).
  6. Unocic, K. A., Shin, D., Unocic, R. R., Allard, L. F. NiAl oxidation reaction processes studied in situ using MEMS-based closed-cell gas reaction transmission electron microscopy. Oxidation of Metals. 88 (3-4), 495-508 (2017).
  7. Dai, S., et al. Revealing surface elemental composition and dynamic processes involved in facet-dependent oxidation of Pt3Co nanoparticles via in situ transmission electron microscopy. Nano Letters. 17 (8), 4683-4688 (2017).
  8. Dai, S., Zhang, S., Katz, M. B., Graham, G. W., Pan, X. In Situ observation of Rh-CaTiO3 catalysts during reduction and oxidation treatments by transmission electron microscopy. ACS Catalysis. 7 (3), 1579-1582 (2017).
  9. Burke, M. G., Bertali, G., Prestat, E., Scenini, F., Haigh, S. J. The application of in situ analytical transmission electron microscopy to the study of preferential intergranular oxidation in Alloy 600. Ultramicroscopy. 176, 46 (2017).
  10. Unocic, K. A., et al. Introducing and controlling water vapor in closed-cell in situ electron microscopy gas reactions. Microscopy and Microanalysis. 26 (2), 229-239 (2020).
  11. Vendelbo, S. B., et al. Visualization of oscillatory behaviour of Pt nanoparticles catalysing CO oxidation. Nature Materials. 13 (9), 884-890 (2014).
  12. Moliner, M., et al. Reversible transformation of Pt nanoparticles into single atoms inside high-silica chabazite zeolite. Journal of the American Chemical Society. 138 (48), 15743-15750 (2016).
  13. Dagle, V., et al. Single-step conversion of ethanol to n-butenes over Ag-ZrO2/SiO2 catalysts. ACS Catalyst. 10 (18), 10602-10613 (2020).
  14. Chi, M., et al. Surface faceting and elemental diffusion behaviour at atomic scale for alloy nanoparticles during in situ annealing. Nature Communications. 6 (1), 1-9 (2015).
  15. Zhao, X., et al. Single-iron site catalysts with self-assembled dual-size architecture and hierarchical porosity for proton-exchange membrane fuel cells. Applied Catalysis B: Environmental. 279, 119400 (2020).
  16. Baddour, F. G., et al. An Exceptionally mild and scalable solution-phase synthesis of molybdenum carbide nanoparticles for thermocatalytic CO2 hydrogenation. Journal of the American Chemical Society. 142 (2), 1010-1019 (2019).
  17. Yan, P., et al. Methanol oxidative dehydrogenation and dehydration on carbon nanotubes: active sites and basic reaction kinetics. Sustainable Energy Fuels. 10, 4952-4959 (2020).
  18. Unocic, R. R., Jungjohann, K., Mehdi, B. L., Browning, N. D., Wang, C. In situ electrochemical scanning/transmission electron microscopy of electrode-electrolyte interfaces. MRS Bulletin. 45, 1-8 (2020).
  19. LaGrow, A. P., Lloyd, D. C., Gai, P. L., Boyes, E. D. In situ scanning transmission electron microscopy of Ni nanoparticle redispersion via the reduction of hollow NiO. Chemistry of Materials. 30 (1), 197-203 (2017).
  20. Liu, L., Zakharov, D. N., Arenal, R., Concepcion, P., Stach, E. A., Corma, A. Evolution and stabilization of subnanometric metal species in confined space by in situ TEM. Nature Communications. 9 (1), 574 (2018).
  21. Wu, Y. A., et al. Visualizing redox dynamics of a single Ag/AgCl heterogeneous nanocatalyst at atomic resolution. ACS Nano. 10 (3), 3738-3746 (2016).
  22. Li, Y., et al. Complex structural dynamics of nanocatalysts revealed in operando conditions by correlated imaging and spectroscopy probes. Nature Communications. 6 (1), 7583 (2015).
  23. Hansen, P. L., et al. Atom-resolved imaging of dynamic shape changes in supported copper nanocrystals. Science. 295 (5562), 2053-2055 (2002).
  24. Creemer, J. F., et al. Atomic-scale electron microscopy at ambient pressure. Progress in Materials Science. 108, 993-998 (2008).
  25. Was, G. S., Petti, D., Ukai, S., Zinkle, S. Materials for future nuclear energy systems. Journal of Nuclear Materials. 527, 151837 (2019).
  26. Unocic, K. A., Yamamoto, Y., Pint, B. A. Effect of Al and Cr content on air and steam oxidation of FeCrAl alloys and commercial APMT alloy. Oxidation of Metals. 87 (3-4), 431-441 (2017).
  27. Zinkle, S. J., et al. Fusion materials science and technology research opportunities now and during the ITER era. Fusion Engineering and Design. 89 (7-8), 1579-1585 (2014).
  28. Quadakkers, W. J., Olszewski, T., Piron-Abellan, J., Shemet, V., Singheiser, L. Oxidation of metallic materials in simulated CO2/H2O-rich service environments relevant to an oxyfuel plant. Materials Science Forum. 696, 194-199 (2011).
  29. Gleeson, B. Thermal barrier coatings for aeroengine applications. Journal of Propulsion and Power. 22 (2), 375-383 (2006).
  30. Unocic, K. A., Allard, L. F., Coffey, D. W., More, K. L., Unocic, R. R. Novel method for precision controlled heating of TEM thin sections to study reaction processes. Microscopy and Microanalysis. 20, 1628-1629 (2014).
  31. Idrobo, J. C., et al. Temperature measurement by a nanoscale electron probe using energy gain and loss spectroscopy. Physical Review Letters. 120 (9), 095901 (2018).
  32. Unocic, K. A., Datye, A. K., Bigelow, W. C., Allard, L. F. Water vapor in closed-cell in situ gas reactions: Initial experiments. Microscopy and Microanalysis. 23 (1), 940-941 (2017).
  33. Allard, L. F., Meyer, H. M., Hensley, D. K., Bigelow, W. C., Unocic, K. A. Model "alloy" specimens for MEMS-based closed-cell gas-reactions. Microscopy and Microanalysis. 23 (1), 908-909 (2017).
  34. Allard, L. F., et al. The utility of Xe-plasma FIB for preparing aluminum alloy specimens for MEMS-based in situ double-tilt heating experiments. Microscopy and Microanalysis. 25 (2), 1442-1443 (2019).
  35. Schilling, S., Janssen, A., Zaluzec, N. J., Burke, M. G. Practical aspects of electrochemical corrosion measurements during in situ analytical transmission electron microscopy (TEM) of austenitic stainless steel in aqueous media. Microscopy and Microanalysis. 23 (4), 741-750 (2017).
  36. Zhong, X. L., Schilling, S., Zaluzec, N. J., Burke, M. G. Sample preparation methodologies for in situ liquid and gaseous cell analytical transmission electron microscopy of electropolished specimens. Microscopy and Microanalysis. 22 (6), 1350-1359 (2016).
  37. Duchamp, M., Xu, Q., Dunin-Borkowski, R. E. Convenient preparation of high-quality specimens for annealing experiments in the transmission electron microscope. Microscopy and Microanalysis. 20 (6), 1638-1645 (2014).
  38. Unocic, K. A., Mills, M. J., Daehn, G. S. Effect of gallium focused ion beam milling on preparation of aluminum thin foils. Journal of Microscopy. 240 (3), 227-238 (2010).
  39. Unocic, R. R., et al. Probing battery chemistry with liquid cell electron energy loss spectroscopy. Chemical Communications. 51 (91), 16377-16380 (2015).

Tags

Инжиниринг выпуск 173 реакция in situ, сканирующая просвечивающая электронная микроскопия газовая реакция с закрытыми ячейками CCGR газовый поток водяной пар анализатор остаточного газа масс-спектры конструкционные материалы катализ Pt/TiO2
Выполнение газовых реакций <em>in situ</em> с закрытыми ячейками в просвечиваемом электронном микроскопе
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Unocic, K. A., Hensley, D. K.,… More

Unocic, K. A., Hensley, D. K., Walden, F. S., Bigelow, W. C., Griffin, M. B., Habas, S. E., Unocic, R. R., Allard, L. F. Performing In Situ Closed-Cell Gas Reactions in the Transmission Electron Microscope. J. Vis. Exp. (173), e62174, doi:10.3791/62174 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter