ऑक्सीजन की कमी के प्रदर्शन के लिए प्लेटिनम निकल Nanowires और अनुकूलन का संश्लेषण
Summary
प्रोटोकॉल प्लैटिनम निकल nanowires के संश्लेषण और विद्युत परीक्षण का वर्णन करता है । Nanowires निकल nanowire टेम्पलेट के करनेवाली विस्थापन द्वारा संश्लेषित किए गए. बाद संश्लेषण प्रसंस्करण, हाइड्रोजन एनीलिंग सहित, एसिड नमकीन पानी, और ऑक्सीजन एनीलिंग ऑक्सीजन में कमी प्रतिक्रिया में nanowire प्रदर्शन और स्थायित्व का अनुकूलन करने के लिए इस्तेमाल किया गया ।
Abstract
प्लैटिनम निकल (Pt-Ni) nanowires ईंधन सेल electrocatalysts के रूप में विकसित किया गया है, और प्रदर्शन और ऑक्सीजन में कमी प्रतिक्रिया के लिए अनुकूलित किया गया । सहज करनेवाली विस्थापन एनआई nanowire सब्सट्रेट पर पीटी परतों जमा करने के लिए इस्तेमाल किया गया था. संश्लेषण दृष्टिकोण उच्च विशिष्ट गतिविधियों और उच्च पीटी सतह क्षेत्रों के साथ उत्प्रेरक का उत्पादन किया । हाइड्रोजन एनीलिंग पीटी और एनआई मिश्रण और विशिष्ट गतिविधि में सुधार हुआ है । एसिड नमकीन पानी तरजीही nanowire सतह के पास एनआई हटाने के लिए इस्तेमाल किया गया था, और ऑक्सीजन एनीलिंग के पास सतह नी स्थिर करने के लिए इस्तेमाल किया गया था, स्थायित्व में सुधार और नी विघटन को कम करने. इन प्रोटोकॉल विस्तार से प्रत्येक के बाद संश्लेषण प्रसंस्करण कदम, हाइड्रोजन एनीलिंग को २५० ° c, ०.१ M नाइट्रिक एसिड के लिए जोखिम, और १७५ ° c करने के लिए ऑक्सीजन एनीलिंग सहित चरण, का अनुकूलन । इन कदमों के माध्यम से, पीटी nanowires वृद्धि हुई गतिविधियों से अधिक परिमाण के एक आदेश से पीटी नैनोकणों का उत्पादन किया, जबकि महत्वपूर्ण स्थायित्व सुधार की पेशकश की । प्रस्तुत प्रोटोकॉल ईंधन सेल उत्प्रेरक के विकास में पीटी-एनआई सिस्टम पर आधारित हैं । इन तकनीकों को भी धातु संयोजन की एक किस्म के लिए इस्तेमाल किया गया है, और विद्युत प्रक्रियाओं की एक संख्या के लिए उत्प्रेरक विकसित करने के लिए लागू किया जा सकता है ।
Introduction
प्रोटॉन एक्सचेंज झिल्ली ईंधन कोशिकाओं आंशिक रूप से मात्रा और प्लैटिनम की लागत उत्प्रेरक परत में आवश्यक द्वारा सीमित हैं, जो ईंधन सेल के आधे के लिए खाते में कर सकते है1लागत । ईंधन कोशिकाओं में, मैटीरियल्स आमतौर पर ऑक्सीजन की कमी उत्प्रेरक के रूप में विकसित कर रहे हैं, के बाद से प्रतिक्रिया काइनेटिक हाइड्रोजन ऑक्सीकरण से भी धीमी है । कार्बन समर्थित पीटी नैनोकणों अक्सर उनके उच्च सतह क्षेत्र के कारण ऑक्सीजन की कमी electrocatalysts के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं; हालांकि, वे विशिष्ट चयनात्मक गतिविधि है और स्थायित्व घाटे के लिए प्रवण हैं ।
विस्तारित पतली फिल्में इन सीमाओं को संबोधित करके नैनोकणों को संभावित लाभ प्रदान करती हैं । विस्तारित पीटी सतहों आम तौर पर विशिष्ट गतिविधियों नैनोकणों से अधिक परिमाण के एक आदेश का उत्पादन, कम सक्रिय पहलुओं और कण आकार प्रभाव सीमित द्वारा, और के लिए संभावित सायक्लिंग2के तहत टिकाऊ होना दिखाया गया है,3 , 4. जबकि उच्च जन गतिविधियों विस्तारित सतह electrocatalysts में प्राप्त किया गया है, सुधार मुख्य रूप से विशिष्ट गतिविधि में वृद्धि के माध्यम से किया गया है, और उत्प्रेरक प्रकार एक कम सतह क्षेत्र के साथ पीटी करने के लिए सीमित किया गया है (10 एम2 जी पीटी -1) 3 , 4 , 5.
सहज करनेवाली विस्थापन जंग और electrodeposition6के पहलुओं को जोड़ती है । प्रक्रिया आमतौर पर दो धातुओं के मानक redox क्षमता से संचालित है, और जमाव आमतौर पर तब होता है जब धातु कटियन टेंपलेट से अधिक प्रतिक्रियाशील है । विस्थापन nanostructures का उत्पादन करने के लिए जाता है कि टेंपलेट आकृति विज्ञान से मेल खाते हैं । विस्तारित nanostructures के लिए इस तकनीक को लागू करने से, पीटी आधारित उत्प्रेरक का गठन किया जा सकता है कि विस्तारित पतली फिल्मों की उच्च विशिष्ट ऑक्सीजन कमी गतिविधि का लाभ ले लो । आंशिक विस्थापन के माध्यम से, पीटी की छोटी राशि जमा किया गया है, और उच्च सतह क्षेत्रों (> ९० एम2 जीपीटी-1)7,8के साथ सामग्री का उत्पादन किया ।
इन प्रोटोकॉल शामिल करने के लिए पीटी और एनआई क्षेत्रों हाइड्रोजन एनीलिंग और ऑक्सीजन में कमी गतिविधि में सुधार. अध्ययन के एक नंबर सैद्धांतिक रूप से तंत्र की स्थापना की है और प्रयोग पीटी ऑक्सीजन की कमी में एक मिश्र धातु प्रभाव की पुष्टि की । मॉडलिंग और correlating पीटी-ओह और पीटी-ओ ऑक्सीजन कमी गतिविधि के लिए बाध्यकारी सुझाव है कि पीटी सुधार जाली संपीड़न के माध्यम से किया जा सकता है9,10। मिश्र धातु छोटे संक्रमण धातुओं के साथ पीटी इस लाभ की पुष्टि की है, और pt-Ni polycrystalline, पहलुओं इलेक्ट्रोड, नैनोकणों, और nanostructures11,12सहित रूपों की एक संख्या में जांच की गई है, 13,14.
करनेवाली विस्थापन पीटी में इस्तेमाल किया गया है ऑक्सीजन की कमी उत्प्रेरक विकास अन्य टेम्पलेट्स की एक किस्म के साथ, चांदी, तांबा सहित, और कोबाल्ट nanostructures15,16,17. संश्लेषण तकनीक भी अंय धातुओं के जमाव में इस्तेमाल किया गया है और ईंधन की कोशिकाओं, electrolyzers, और शराब के विद्युत ऑक्सीकरण के लिए electrocatalysts का उत्पादन18,19,20, 21. इसी तरह के प्रोटोकॉल भी विद्युत अनुप्रयोगों की एक व्यापक रेंज के साथ मैटीरियल्स के संश्लेषण के लिए अनुकूलित किया जा सकता है ।
Protocol
Representative Results
Discussion
इन प्रोटोकॉल दोनों उच्च सतह क्षेत्रों और ऑक्सीजन में कमी प्रतिक्रिया8में विशिष्ट गतिविधियों के साथ विस्तारित सतह electrocatalysts का उत्पादन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है । नैनोसंरचित पर पीटी जमा द…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
वित्तीय सहायता अमेरिका के ऊर्जा विभाग, ऊर्जा दक्षता और नवीकरणीय ऊर्जा के कार्यालय के तहत अनुबंध संख्या DE-AC36-08GO28308 NREL को प्रदान की गई थी ।
Materials
| Nickel nanowires | Plasmachem GmbH | ||
| 250 mL round bottom flask | Ace Glass | ||
| Hot plate | VWR International | ||
| Mineral oil | VWR International | ||
| Potassium tetrachloroplatinate | Sigma Aldrich | ||
| Syringe pump | New Era Pump Systems | ||
| Rotator | Arrow Engineering | ||
| Teflon paddle | Ace Glass | ||
| Glass shaft | Ace Glass | ||
| Split hinge tubular furnace | Lindberg | Customized in-house | |
| Schlenk line | Ace Glass | ||
| Condensers | VWR International | ||
| Nitric acid | Fisher Scientific | ||
| 2-propanol | Fisher Scientific | ||
| Nafion ionomer (5 wt. %) | Sigma Aldrich | ||
| Glassy carbon working electrode | Pine Instrument Company | ||
| RDE glassware | Precision Glassblowing | Customized in-house | |
| Platinum wire | Alfa Aesar | Customized in-house | |
| Platinum mesh | Alfa Aesar | Customized in-house | |
| MSR Rotator | Pine Instrument Company | ||
| Potentiostat | Metrohm Autolab |
References
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