© 2023 Имя сайта. Сайт создан на Wix.com

Наночастицы металлов

Актуальность и цели исследования

    Наночастицы металлов – один из наиболее привлекательных объектов исследований, что обусловлено необычайно широким спектром их применения – электроника, оптика, медицина и, конечно, катализ. Изучение системы нанесенных на подложку наночастиц интересно не только с точки зрения решения фундаментальных проблем физики поверхности, но имеет и очевидную прикладную значимость. Получение детальной информации о физико-химических характеристиках наночастиц, а также энергетических параметров протекающих в этой системе реакций может способствовать получению эффективных катализаторов, газовых сенсоров и функциональных материалов различных типов.

Результаты

Кинетика восстановления аморфных Niled и кристаллических Nipsrm наночастиц никеля после экспозиции в водороде 2000 Л.

     Изучены наночастицы никеля, осажденные на поверхности высокоориентированного пиролитического графита. Наночастицы никеля осаждали методом лазерного электродиспергирования (LED) и осаждением из раствора обратных мицелл (PSRM). Частицы были исследованы методами сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии, а также Оже-спектроскопии. Определен элементный состав наночастиц и особенности электронной структуры их поверхности. Исследована адсорбция молекулярного водорода. Установлено, что никелевые наночастицы обоих типов покрыты оксидным слоем. Поверхность наночастиц, осажденных методом LED, неоднородна по своей электронной структуре, а восстановление молекулярным водородом этих наночастиц возможно уже при 300 К и начинается в объеме. Кристаллические наночастицы, синтезированные методом ПСРМ, восстанавливаются только при 750 К.

При поддержке Минобрнауки РФ № 14.606.21.001, РФМЭФИ60614Х0001

       Методом пропитки получены нанесенные на графит и окис-ленный кремний кристаллические наночастицы Au размером 4–5 нм. С помощью методов сканирующей туннельной микроскопии, Оже- и масс-спектрометрии исследована специфика адсорбции и взаимодействия H2 и O2 на поверхности Au. Водород на единичных наночастицах Au адсорбируется диссоциативно, энергия связи Au−H составляет ~1.7 эВ. Кислород на единичных наночастицах Au адсорбируется после адсорбции водорода. Тип подложки оказывает существенное влияние на реакционную способность адсорбированных на поверхности наночастиц Au молекул H2 и O2. Так, достаточным условием для образования воды из кислорода и водорода на Au/SiO2/Si является последовательная экспозиция Au/SiO2/Si сначала в H2, затем в O2. В отличие от Au/SiO2/Si, вода на поверхности Au/графит образуется исключительно в результате последовательной адсорбции H2, O2 и H2.

При поддержке РФФИ № 13-03-00391, 13-03-00320, 14-03-00156, 14-03-90012 и 15-03-02126), Минобрнауки РФ № МК-92.2013.3 и БРФФИ № Х14Р-004

СТМ изображение наночастиц золота на поверхности графита; на вставке представлены увеличенные изображение и профиль изолированной наночастицы

     Взаимодействие водорода с наночастицами золота, нанесенными на поверхность высокоориентированного пиролитического графита (ВОПГ), определяется внешним потенциалом образца относительно земли, φ. Установлено, что при φ > +1 В молекулярный водород практически не взаимодействует с наночастицами, а при φ ≤ 0 В такое взаимодействие возможно.

При поддержке РНФ № 15-13-30034

Топографические изображения и кристаллических наночастиц золота на графите.

   В результате проведенных ис-следований установлена морфология биметаллического покрытия, образующегося в вакууме на поверхности графита при высокотемпературном разложении HAuCl4 и Ni(NO3)2. Определен порядок нанесения прекурсоров на подложку, необходимый для формирования наночастиц. Выявлены особенности взаимодействия водорода и кислорода на сформированном золото-никелевом покрытии.

Результаты спектроскопических исследований образца AuNi/HOPG:

а – точки на топографическом изображении образца, в которых проводились измерения, 

А – графит, 

В – наночастицы окисленного никеля,

С – наночастицы золота;

б – усредненные вольт-амперные характеристики, соответствующие точкам А, В и С.

При поддержке РФФИ № 14-03-00156, 15-03-02126, 15-03-02523, 15-33-20831, 16-03-00046, 16-29-05119, 16-53-0009

          Установлены морфологические особенности наноструктурирован-ных пленок оксидов олова, цинка, индия и церия. Определены параметры электронных ловушек - адсорбированных атомов кислорода и структурных дефектов, ответственных за сенсорный эффект. Обнаружено увеличение проводимости пленки оксида индия при отжиге в вакууме.

При поддержке РНФ № 14-19-00781

Зависимость электрического сопротивления пленки In2O3 от температуры:

1 - в вакууме,

2 - в атмосфере воздуха.

    Перемагничивание ферромагнитной наночастицы Fe3O4 объемом порядка нескольких тысяч кубических нанометров спин-поляризованным током изучено в высоковакуумном сканирующем туннельном микроскопе, где один из электродов — игла из намагниченной железной проволоки, а второй электрод — ферромагнитная наночастица на подложке из графита. Измеренный пороговый ток перемагничивания — наименьшее значение тока, при котором происходит перемагничивание, составляет ~ 9 нА. Для обнаружения факта изменения намагниченности наночастицы использовался эффект гигантского магнитного сопротивления — зависимость величины слабого поляризованного тока (I < Itresh) от взаимного направления намагниченностей электродов.

При поддержке РНФ 14-19-00781, 14-12-01379.

Зависимость величины туннельного тока при U = +1 В, измеренного после процедуры изменения магнитного момента наночастицы, от величины тока, при котором производилось ”перемагничивание“.

Изменение доли наблюдаемых в квантов электронно-колебательного возбуждения молекул, адсорбированных на наночастицах Au.

а – после экспозиции в СО; наибольшая доля (0.5) соответствует квантам с энергией Е1 ≈ 0.3 эВ

(связь С-Н).

б – после экспозиции в кислороде; доля квантов с энергией Е1 упала до 0.2; число квантов с Е2 = 0.2 эВ (связь С=О) резко увеличилось до 0.7.

 Проведено экспериментальное и теоретическое исследование адсорбции дейтерия на наночастицах золота, нанесенных на поверхность ВОПГ. Установлено, что при малых экспозициях предпочтительным местом адсорбции дейтерия является интерфейс золотых наночастиц и ВОПГ (подложки), по мере увеличения экспозиции и заполнения центров адсорбции на интерфейсе атомы дейтерия могут покрывать всю поверхность наночастиц.

При поддержке РФФИ № 15-03-02523, 16-03-00046, 18-03-00060

  Адсорбция и взаимодействие водорода, монооксида углерода и кислорода с наночастицами золота и никеля изучены методами сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии. Установлено, что на золотых наночастицах в результате взаимодействия адсорбированного водорода с СО могут образовываться частицы НСО, которые в дальнейшем окисляются кислородом до воды и СО2. В то же время после экспозиции в водороде и СО наночастицы никеля, покрытые оксидом, восстанавливаются. Образование адсорбированных частиц НСО на них не обнаружено.

При поддержке РФФИ № 16-03-00046, 15-03-02126, 16-29-05119, 17-03-00275

Топографическое изображение наночастицы золота и вольт-амперные зависимости туннельного тока, измеренные в разных точках поверхности наночастицы после экспозиции в водороде. Отличия в форме кривых свидетельствует об отличиях в электронной структуры в пределах одной наночастицы.

         Установлены форма, размеры и электронное строение параметры наночастиц платины, нанесенных различными методами на высокоориентированный пиролитический графит и окисленный кремний, а также их адсорбционные свойства по отношению к водороду, кислороду, воде и аммиаку. В частности определена эффективная энергия активации восстановления единичных окисленных наночастиц платины молекулярным водородом. Доказана возможность управления скоростью разложения аммиака наноструктурированным платиновым покрытием путем приложения к нему электрического потенциала различной величины и полярности.

Зависимости ширины запрещенной зоны, Еg, от времени экспозиции в наночастиц Pt в Н2 в зависимости от материала подложки: 

точки – эксперимент,

кривые – аппроксимация.

        Исследованы процессы адсорбции и взаимодейст-вия водорода, кислорода и монооксида углерода на поверхности наночастиц золота и никеля, образующих моно- и бикомпонентные покрытия на поверхности графита. На золотых наночастицах в результате взаимодействия Н2 и СО образуются адсорбированные на подложке формил-радикалы (НСО•), которые в дальнейшем можно окислить кислородом до воды и СО2. Наночастицы никеля, покрытые оксидом, после последовательной экспозиции в водороде и СО восстанавливаются; признаков синтеза и адсорбции формил-радикалов на них не обнаружено. Установлено, что на бикомпонентном золото-никелевом покрытии взаимодействие водорода и монооксида углерода также приводит к образованию адсорбированных формил-радикалов.

При поддержке РНФ № 15-13-30034.

При поддержке РФФИ № 16-53-0009 и 16-29-05119

Соотношения между вольт-амперными характеристиками наночастиц, содержащих серии локальных максимумов, после экспозиции в (а) Н2, (б) СО и (в) О2.

This site was designed with the
.com
website builder. Create your website today.
Start Now