Daha Verimli Katalitik Malzeme Geliştirildi!
Ames Laboratuvarı’ndaki bilim insanları, yakıt hücresi uygulamaları için daha küçük ve daha verimli intermetalik nanoparçacıklar yapmak amacıyla bir yöntem keşfetti. Bu yöntemle pahalı ve kıymetli bir metal olan platin daha az kullanılıyor.
Araştırmacılar, platin-çinko nanoparçacıklarının imalatında karşılaşılan teknik zorlukların üstesinden gelmeyi düzenli bir kafes yapısı ile başardı. Bu yapı; kimyasal olarak reaktif yüzey alanının parçacık hacmine oranla en yüksek olduğu küçük boyutlarda, en iyi şekilde işlev gören yapıdır.
“Bu yüzey-hacim oranı, intermetalik bir nanoparçacıktan en iyi şekilde yararlanmak için önemlidir. Parçacık ne kadar küçük olursa yüzey alanı o kadar fazladır. Daha fazla yüzey alanı ise katalitik aktiviteyi arttırır.” Diyor Ames Laboratuvarı bilim insanı ve Lowa Devlet Üniversitesi kimya bölümü öğretim üyesi Wenyu Huang.
Ancak, intermetalik nanoparçacıkların oluşturulması için gereken tavlama işlemi yüksek sıcaklıkta yapılmaktadır. Yüksek sıcaklık ise küçük bir boyut elde etme amacını genellikle bozmaktadır.
“Yüksek sıcaklıkta tavlama, parçacıkların bir araya gelmesine veya yığılmasına neden olabilir. Ayrıca yüzey alanı daha az olan ve daha reaktif olmayan büyük boyutlarda parçacıklar üretebilir.” Diyor Huang.
Isıtma süreci boyunca yığılmayı önlemek için, Huang’ın araştırma grubu önce karbon nanotüplerini, Pt-Zn nanoparçacıkları için bir destek olarak kullandı ve sonra onları intermetalik yapıları oluşturmak amacıyla yüksek sıcaklıkta tavlama için küçük gözenekli bir silika kabuğu ile kapladı. Daha sonra kimyasal bir aşındırma işlemi ile silika kabuğu ortadan kaldırıldı.
Elde edilen düzgün 3.2 nm platin-çinko parçacıklarının nihai ürünü, sadece yüzey alanı başına iki kat daha fazla katalitik aktivite kazandı. Bu yüzey alanı, aynı miktarda platin içeren daha büyük parçacıkların on kat daha fazla katalitik etkinliğini gördü.
Buluş, Enerji Bakanlığı ve Lowa Devlet Üniversitesi tarafından finanse edilen, Ames Laboratuvarı’nın hassas enstrüman tesisindeki yeni bir titan tarayıcılı elektron mikroskobuyla kısmen mümkün hale geldi.
“Yeni mikroskopla malzemenin atomik seviyede dağılımını görebilme, laboratuvar malzemelerinin ince ayarlarını yapma konusunda çok büyük bir pozitif etki yarattı. Doğrudan imalat, bilim insanları ile kurum içinde doğrudan işbirliği yapabilen çok daha hızlı bir süreçtir. Verdiğimiz sonuçlar ve önerilere dayanarak, materyali geliştirebilirler ve bizde onu tekrar karakterize edebiliriz. Bu nedenle keşif döngüsü çok daha hızlı olur.” Diyor Lin Zhou.
Kaynak: sciencedaily.com
