Antalet och platsen för kärnbildningsställen för nickelmetall i nickeloxid -nanopartiklar under deras reduktion med väte beror starkt på nanopartikelstorleken.
(Phys.org) - Ny forskning finner att storleken spelar en stor roll för hur nanoskala nickeloxid (NiO) skal beter sig när de reduceras till fasta nickel -nanopartiklar.
"Detta främjar vår grundläggande förståelse för hur strukturerna i nanopartiklar kan förändras genom kemiska reaktioner, som har potentiella tillämpningar inom nanofabrication och katalys, "säger Joe Tracy, en materialvetare vid NC State och medförfattare till en uppsats om arbetet.
Forskarna började med att utsätta nickel -nanopartiklar för luft vid 500 grader Celsius för att skapa NiO -skal. Denna process kallas oxidation. De mindre skalen, 12 till 24 nanometer (nm) i diameter, är ihåliga, med skalet som omger ett enda hålrum. Större skal, 40 till 96 nm i diameter, verkar ha större porer, och möjligen innehålla flera håligheter.
Forskarna placerade sedan skalen i en vätgasmiljö vid 350 grader C. Denna process, kallas reduktion, förvandlar NiO -skalen tillbaka till fasta nanopartiklar.
Vad de fann var att storleken på NiO -skalen dramatiskt påverkar hur reduktionsprocessen manifesterar sig.
Bild av en partiellt reducerad 40 nm nickeloxid -nanopartikel. Nickelområdet är rött, och nickeloxiden är grönfärgad. Klicka för att förstora bilden.
De minsta skalen forskarna tittade på, 12 nm i diameter, bildade en enda kärnbildningsplats av rent nickel, som sedan utökades till att ersätta alla NiO. Större skal, 24 nm i diameter, reagerade annorlunda - bildade flera kärnbildningsställen i en ungefärlig ringform runt skalet. Dessa kärnbildningsställen växte sedan och slogs samman till en enda nickel -nanopartikel. De största skalen de tittade på, 96 nm i diameter, såg fortfarande mer annorlunda ut, med flera kärnbildningsställen som bildas genom hela NiO.
"Storleken på nanopartiklarna före oxidation bestämmer både strukturen hos NiO -nanopartiklarna och mönstret för kärnbildningsställen för nickelmetall under reduktion, "säger John Medford, en kandidatexamen vid NC State och huvudförfattare till tidningen.
Pappret, "Nanostrukturella transformationer under minskningen av ihåliga och porösa nickeloxid -nanopartiklar, "publicerades online den 20 november i tidskriften Royal Society of Chemistry Nanoskala .
