(PhysOrg.com) - Forskare från CNST och Arizona State University har visat att den totala katalytiska aktiviteten hos nickelpartiklar för bildandet av kolnanostrukturer förbättras genom tillsats av en liten mängd guld (under 0,2 molfraktion).
I en nyligen Nanobokstäver artikel, forskarna utvärderar Au/SiO 2 , Ni/SiO 2 , och Au-Ni/SiO 2 nanopartiklar som katalysatorer för bildning av kolnanorör (CNT) och kolnanofiber (CNF) genom att mäta antalet partiklar som är aktiva under rörbildning med hjälp av in situ dynamisk avbildning i ett miljöskanningstransmissionselektronmikroskop.
Kolnanostrukturer syntetiseras i allmänhet genom katalytisk kemisk ångavsättning från kolkällor som acetylen (C 2 H 2 ) och kärnbildning från katalysatorpartiklar, inklusive Ni. Dock, endast vissa katalysatorpartiklar är aktiva i bildandet av nanostrukturer. Denna begränsning påverkar den slutliga tätheten och placeringen av nanostrukturerna, en viktig faktor för nanotillverkningstillämpningar.
Med hjälp av högupplösta bilder och spektroskopidata som samlats in under och efter syntesen, forskarna visade att de flesta av Au segregerar för att bilda en inaktiv Au-rik mössa, med endast en liten mängd Au närvarande i det aktiva området av partiklarna.
De visar också att strukturen hos Ni-katalysatorpartiklar omvandlas från fcc-metall till ortorombisk nickelkarbid (Ni) 3 C). De tror att karbider bildas på grund av de dynamiska jämviktsförhållandena som finns under dessa reaktionsförhållanden. Densitetsfunktionella teoriberäkningar stödjer hypotesen att låga nivåer av Au-dopning (0,06 molfraktion) ökar antalet partiklar som är aktiva för bildning av kolnanostruktur genom att sänka energibarriären för diffusion av kol i dopat Ni till 0,07 eV jämfört med 1,62 eV för ren Ni.
Forskarna utökar denna teknik för att utvärdera rollen av metallkarbidbildning i aktiviteten hos andra metallkatalysatorer som används för syntes av kolnanorör, såsom Fe och Co.
