(PhysOrg.com) -- I ricercatori del CNST e dell'Arizona State University hanno dimostrato che l'attività catalitica complessiva delle particelle di nichel per la formazione di nanostrutture di carbonio è migliorata dall'aggiunta di una piccola quantità di oro (inferiore a 0,2 moli di frazione).
In un recente Nano lettere articolo, i ricercatori valutano Au/SiO 2 , Ni/SiO 2 , e Au-Ni/SiO 2 nanoparticelle come catalizzatori per la formazione di nanotubi di carbonio (CNT) e nanofibre di carbonio (CNF) misurando il numero di particelle attive durante la formazione del tubo utilizzando l'imaging dinamico in situ in un microscopio elettronico a trasmissione a scansione ambientale.
Le nanostrutture di carbonio sono generalmente sintetizzate mediante deposizione di vapore chimico catalitico da fonti di carbonio come l'acetilene (C 2 h 2 ) e nucleate da particelle di catalizzatore, compreso Ni. Però, solo alcune particelle di catalizzatore sono attive nella formazione di nanostrutture. Questa limitazione influisce sulla densità ultima e sul posizionamento delle nanostrutture, un fattore importante per le applicazioni di nanofabbricazione.
Utilizzando immagini ad alta risoluzione e dati spettroscopici raccolti durante e dopo la sintesi, i ricercatori hanno dimostrato che la maggior parte dell'Au segrega per formare un cappuccio ricco di Au inattivo, con solo una piccola quantità di Au presente nella regione attiva delle particelle.
Mostrano anche che la struttura delle particelle di catalizzatore Ni si trasforma da metallo fcc a carburo di nichel ortorombica (Ni 3 C). Ritengono che i carburi si formino a causa delle condizioni di equilibrio dinamico presenti in queste condizioni di reazione. I calcoli della teoria del funzionale della densità supportano l'ipotesi che bassi livelli di drogaggio di Au (frazione di 0,06 moli) aumentino il numero di particelle attive per la formazione di nanostrutture di carbonio abbassando la barriera energetica per la diffusione del carbonio nel Ni drogato a 0,07 eV rispetto a 1,62 eV per il puro Ni.
I ricercatori stanno estendendo questa tecnica per valutare il ruolo della formazione di carburi metallici nell'attività di altri catalizzatori metallici utilizzati per la sintesi dei nanotubi di carbonio, come Fe e Co.
