Il numero e la posizione dei siti di nucleazione del nichel metallico all'interno delle nanoparticelle di ossido di nichel durante la loro riduzione con l'idrogeno dipendono fortemente dalla dimensione delle nanoparticelle.
(Phys.org) — Una nuova ricerca rileva che le dimensioni giocano un ruolo importante nel comportamento dei gusci di ossido di nichel (NiO) su scala nanometrica quando vengono ridotti a nanoparticelle di nichel solide.
"Questo fa avanzare la nostra comprensione fondamentale di come le strutture delle nanoparticelle possono essere modificate attraverso reazioni chimiche, che ha potenziali applicazioni nella nanofabbricazione e catalisi, "dice Joe Tracy, uno scienziato dei materiali presso NC State e coautore di un articolo sul lavoro.
I ricercatori hanno iniziato esponendo le nanoparticelle di nichel all'aria a 500 gradi Celsius per creare gusci di NiO. Questo processo è chiamato ossidazione. Le conchiglie più piccole, da 12 a 24 nanometri (nm) di diametro, sono vuote, con il guscio che circonda una singola cavità. conchiglie più grandi, da 40 a 96 nm di diametro, sembrano avere pori più grandi, e possibilmente contenere più cavità.
I ricercatori hanno quindi posizionato i gusci in un ambiente di gas idrogeno a 350 gradi C. Questo processo, chiamato riduzione, trasforma i gusci di NiO in nanoparticelle solide di nichel.
Quello che hanno scoperto è che la dimensione dei gusci di NiO influenza notevolmente il modo in cui si manifesta il processo di riduzione.
Immagine di una nanoparticella di ossido di nichel a 40 nm parzialmente ridotta. La regione del nichel è colorata di rosso, e l'ossido di nichel è colorato di verde. Clicca per ingrandire l'immagine.
I gusci più piccoli che i ricercatori hanno guardato, 12 nm di diametro, formato un unico sito di nucleazione di nichel puro, che poi si espanse per sostituire tutto il NiO. conchiglie più grandi, 24 nm di diametro, ha risposto in modo diverso, formando più siti di nucleazione a forma di anello approssimativo attorno al guscio. Questi siti di nucleazione sono poi cresciuti e si sono fusi in un'unica nanoparticella di nichel. Le conchiglie più grandi che hanno guardato, 96 nm di diametro, sembrava ancora più diverso, con più siti di nucleazione che si formano in tutto il NiO.
"La dimensione delle nanoparticelle prima dell'ossidazione determina sia la struttura delle nanoparticelle di NiO che il modello dei siti di nucleazione del nichel metallico durante la riduzione, "dice John Medford, uno studente universitario presso NC State e autore principale del documento.
La carta, "Trasformazioni nanostrutturali durante la riduzione delle nanoparticelle cave e porose di ossido di nichel, " è stato pubblicato online il 20 novembre sulla rivista della Royal Society of Chemistry Nanoscala .
