(PhysOrg.com) - Investigadores de la CNST y la Universidad Estatal de Arizona han demostrado que la actividad catalítica general de las partículas de níquel para la formación de nanoestructuras de carbono se mejora mediante la adición de una pequeña cantidad de oro (por debajo de 0,2 mol de fracción).
En una reciente Nano letras artículo, los investigadores evalúan Au / SiO 2 , Ni / SiO 2 , y Au-Ni / SiO 2 nanopartículas como catalizadores para la formación de nanotubos de carbono (CNT) y nanofibras de carbono (CNF) midiendo el número de partículas activas durante la formación del tubo utilizando imágenes dinámicas in situ en un microscopio electrónico de transmisión de barrido ambiental.
Las nanoestructuras de carbono se sintetizan generalmente mediante deposición de vapor químico catalítico a partir de fuentes de carbono como el acetileno (C 2 H 2 ) y nuclean a partir de partículas de catalizador, incluido Ni. Sin embargo, solo algunas partículas de catalizador son activas en la formación de nanoestructuras. Esta limitación afecta la densidad final y la ubicación de las nanoestructuras, un factor importante para las aplicaciones de nanofabricación.
Utilizando imágenes de alta resolución y datos de espectroscopía recopilados durante y después de la síntesis, los investigadores demostraron que la mayoría de Au se segrega para formar un límite rico en Au inactivo, con solo una pequeña cantidad de Au presente en la región activa de las partículas.
También muestran que la estructura de las partículas de catalizador de Ni se transforma de metal fcc a carburo de níquel ortorrómbico (Ni 3 C). Creen que los carburos se forman debido a las condiciones de equilibrio dinámico presentes en estas condiciones de reacción. Los cálculos de la teoría funcional de la densidad apoyan la hipótesis de que los niveles bajos de dopaje con Au (fracción de 0,06 mol) aumentan el número de partículas activas para la formación de nanoestructuras de carbono al reducir la barrera de energía para la difusión de carbono en el Ni dopado a 0,07 eV en comparación con 1,62 eV para la formación de nanoestructuras de carbono puro. Ni.
Los investigadores están ampliando esta técnica para evaluar el papel de la formación de carburo metálico en la actividad de otros catalizadores metálicos utilizados para la síntesis de nanotubos de carbono. como Fe y Co.
