Los científicos del Laboratorio Ames han descubierto un método para fabricar nanopartículas intermetálicas más pequeñas y más eficientes para aplicaciones de celdas de combustible, y que también usan menos del costoso platino de metales preciosos.
Los investigadores lograron superar algunos de los desafíos técnicos presentados en la fabricación de las nanopartículas de platino y zinc con una estructura reticular ordenada, que funcionan mejor en los tamaños pequeños en los que el área de superficie químicamente reactiva es más alta en proporción al volumen de partículas.
"Esa relación superficie / volumen es importante para aprovechar al máximo una nanopartícula intermetálica", dijo Wenyu Huang, científico del Laboratorio Ames y profesor asistente de Química en la Universidad Estatal de Iowa. "Cuanto más pequeña es la partícula, más superficie hayes, y más área de superficie aumenta la actividad catalítica "
Pero la alta temperatura del proceso de recocido necesario para formar nanopartículas intermetálicas a menudo derrota el objetivo de lograr un tamaño pequeño.
"El recocido a alta temperatura puede hacer que las partículas se agreguen o agrupen, y produce tamaños más grandes de partículas que tienen menos superficie disponible y no son tan reactivas. Por lo tanto, solo los pasos necesarios para producirlas pueden vencer su rendimiento químico final,"dijo Huang.
Para evitar que ocurra la agregación durante el proceso de calentamiento, el grupo de investigación de Huang usó primero nanotubos de carbono como soporte para las nanopartículas de PtZn, y luego las recubrió con una cubierta de sílice mesoporosa de sacrificio para el recocido a alta temperatura para formar las estructuras intermetálicas. Aproceso de grabado químico luego elimina la cubierta de sílice después.
El producto final resultante de partículas uniformes de platino-zinc de 3,2 nm no solo produjo el doble de actividad catalítica por sitio de superficie, esa área de superficie vio diez veces la actividad catalítica de partículas más grandes que contienen la misma cantidad de platino.
El descubrimiento fue posible en parte gracias a las capacidades de un nuevo microscopio electrónico de barrido Titán en la Instalación de Instrumentos Sensibles del Laboratorio Ames, financiado conjuntamente por el Departamento de Energía y la Universidad Estatal de Iowa.
"Poder ver las distribuciones del material a nivel atómico con nuestro nuevo microscopio ha tenido un enorme impacto positivo en las capacidades del Laboratorio para ajustar los materiales", dijo Lin Zhou, científico asociado y líder de instrumentos para la Instalación de Instrumentos Sensibles"Es un proceso mucho más inmediato, poder colaborar directamente con los científicos de fabricación en la empresa. Según los resultados y las sugerencias que proporcionamos, pueden mejorar el material, podemos caracterizarlo una vez más y el ciclo de descubrimiento es muchoMás rápido."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Ames . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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