Durante la deposizione di un guscio di silice su nanoparticelle di Ni, sono incisi, ossidato, e incorporato nella silice, che stabilizza la struttura durante l'ossidazione e la riduzione. Credito:Brian Lynch. Riprodotto con il permesso della Royal Society of Chemistry.
I ricercatori della North Carolina State University e dell'Air Force Research Laboratory hanno scoperto che una tecnica progettata per rivestire nanoparticelle di nichel con gusci di silice in realtà frammenta il materiale, creando un piccolo nucleo di nichel ossidato circondato da satelliti più piccoli incorporati in un guscio di silice. Il sorprendente risultato può rivelarsi utile aumentando l'area superficiale di nichel disponibile per catalizzare reazioni chimiche.
"Il nichel è degno di nota per le sue applicazioni diffuse nella catalisi, "dice Joe Tracy, un professore associato di scienza dei materiali e ingegneria presso la NC State e corrispondente autore di un documento sul lavoro. "Una ragione per cui vorresti rivestire le nanoparticelle di nichel in silice porosa è incorporarle in un substrato neutro per mantenere la loro efficienza come catalizzatori nelle reazioni chimiche. Quindi il fatto che questo processo possa aumentare la loro superficie allo stesso tempo potrebbe rivelarsi essere vantaggioso."
I ricercatori hanno impiegato un approccio ampiamente utilizzato chiamato microemulsione inversa, o micella inversa, applicare un rivestimento di silice a nanoparticelle di nichel con un diametro di circa 27 nanometri (nm). Ma hanno scoperto che la tecnica si traduce in un nucleo di nichel ossidato con un diametro di 7 nm, circondato da satelliti di nichel ossidato di soli 2 nm di diametro, tutti racchiusi in un guscio di silice di 30 nm di diametro.
"All'inizio pensavamo di aver fatto un errore, ma siamo stati in grado di riprodurre il risultato più e più volte, "dice Brian Lynch, un dottorato di ricerca studente presso NC State e autore principale di un documento sul lavoro.
"Quando ossidato e ridotto ad alte temperature, abbiamo scoperto che le nanoparticelle di nichel del nucleo e del satellite non hanno cambiato significativamente le dimensioni o la forma, suggerendo che funzionerebbero bene negli ambienti necessari per catalizzare le reazioni chimiche, "dice Tracy.
"Questa è stata una scoperta inaspettata, ma siamo contenti di come è andata a finire".
La carta, "Sintesi e trasformazione chimica di nanoparticelle di Ni incorporate in silice, " è pubblicato sulla rivista Nanoscala .
