Publikacja w Nano Letters (2024)
21 10 2024
Artykuł współautorstwa dr. Kamila Sobczaka z Laboratorium Mikroskopii i Spektroskopii Elektronowej w CNBCh pt. „Understanding the Growth of Electrodeposited PtNi Nanoparticle Films Using Correlated In Situ Liquid Cell Transmission Electron Microscopy and Synchrotron Radiation” dotyczący elektroosadzania warstw PtNi NPs został wyróżniony przez Edytorów na okładce w czasopiśmie Nano Letters.
Elektrodepozycja to szybka i wygodna metoda syntezy nanostruktur. Jest szczególnie popularna w dziedzinie badań nad katalizatorami, gdzie za jej pomocą można modyfikować elektrody, wytwarzając warstwy nanocząstek bezpośrednio na ich powierzchni. Rozwój tego rodzaju badań wymaga jednak zrozumienia dynamiki procesu elektrodepozycji i zidentyfikowania najważniejszych czynników warunkujących właściwości morfologiczne nanostruktury. Taka wiedza może być przydatna w wytwarzaniu lepszych jakościowo warstw nanocząstek i osiąganiu korzystniejszych wyników w związku z ich aplikacją.
Celem współpracy pracowników Instytutu Fizyki Jądrowej PAN, Uniwersytetu Warszawskiego, Centrum SOLARIS, Politechniki Śląskiej, Politechniki Federalnej w Zurychu oraz Instytutu Fritza Habera było przeprowadzenie elektrodepozycji z użyciem dwóch zaawansowanych technik obrazowania: mikroskopii TEM w środowisku płynnym oraz mikroskopii STXM również w środowisku płynnym. Pierwsza technika daje wysoką rozdzielczość obrazu i pozwala w czasie rzeczywistym obserwować nukleację na powierzchni elektrody. Druga technika z kolei, pozwala na obrazowanie, także w czasie rzeczywistym, fazy krystalicznej rosnącej nanostruktury. Kombinacja obydwu technik pozwala na analizę wielu właściwości rosnącej warstwy. Wykorzystanie ich obu do przeprowadzenia tej samej reakcji (elektrodepozycja warstwy) i porównanie uzyskanych wyników daje o wiele lepszy wgląd w dynamikę procesu. Obserwacje LC-TEM ujawniły, że nukleacja zaczyna się przy potencjale -0.7 V, przy którym nanocząstki szybko zaczynają rosnąć, przy czym można zauważyć drobne oscylacje w ich rozmiarze podczas skanowania przy dodatnim potencjale. Wykazaliśmy również, że warstwa rośnie bezpośrednio na elektrodzie. Z kolei eksperyment STXM udowodnił, że nikiel jest elektrodeponowany w postaci tlenku niklu, a nie niklu metalicznego.
Przeprowadzone badania dostarczają cennych informacji na temat procesów elektroosadzania, co jest kluczowe dla rozwoju nowych materiałów o kontrolowanych właściwościach. Uzyskane wyniki mają potencjał do zastosowania w technologii wytwarzania ogniw paliwowych, katalizatorów oraz innych zaawansowanych systemów materiałowych.
Parlinska-Wojtan, M., Tarnawski, T. R., Depciuch, J., De Marco, M. L., Sobczak, K., Matlak, K., Pawlyta, M., Schäublin, R. & Chee, S. W.
Understanding the Growth of Electrodeposited PtNi Nanoparticle Films Using Correlated In-Situ Liquid Cell Transmission Electron Microscopy and Synchrotron Radiation.
Nano Letters 2024, 24, 12361-12367,
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c02228.
