(Phys.org) —Los investigadores de la Universidad de Illinois han desarrollado un enfoque único para la síntesis de nanopartículas icosaédricas altamente uniformes hechas de platino. Los resultados mostraron que los factores clave para el control de la forma incluyen nucleación rápida, crecimiento cinéticamente controlado, y protección contra la oxidación por aire.

"Hemos desarrollado un enfoque único para la síntesis de nanopartículas icosaédricas altamente uniformes hechas de platino (Pt), "explicó Hong Yang, profesor de ingeniería química y biomolecular en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. "Esto es importante tanto en estudios fundamentales (nanociencia y nanotecnología) como en ciencias aplicadas, como los catalizadores de pilas de combustible de alto rendimiento".

El grupo de investigación de Yang se centra en la síntesis y comprensión de la relación estructura-propiedad de materiales nanoestructurados para aplicaciones en energía, catálisis, y biotecnología. Su papel "Icosaedros de platino altamente uniformes fabricados mediante el método GRAILS asistido por inyección en caliente, "se publicó esta semana en Nano letras .

"Aunque las nanoestructuras poliédricas, como un cubo, tetraedro octaedro, cuboctaedro, e incluso icosaedro, han sido sintetizados para varios metales nobles, icosaedros uniformes de Pt no se forman fácilmente y rara vez se fabrican, "declaró Wei Zhou, un académico visitante del grupo de investigación de Yang y el primer autor del artículo.

Un cristal de icosaedro es un poliedro con 20 caras triangulares equiláteras idénticas, 30 aristas y 12 vértices. Según Yang, Los cristales de forma icosaédrica pueden mejorar la actividad catalítica en la reacción de reducción de oxígeno en parte debido a la deformación superficial.

"El paso de reacción clave para mejorar la actividad de los catalizadores de los electrodos de oxígeno en la celda de combustible de hidrógeno es optimizar la fuerza de unión entre el Pt y las especies intermedias que contienen oxígeno absorbido, ", Dijo Yang. Esto permite la producción rápida de agua y deja que el intermedio reaccione y salga de la superficie rápidamente para que el sitio del catalizador se pueda usar nuevamente".

"A diferencia de muchas otras formas de nanopartículas metálicas, un nanocristal icosaédrico no es un solo cristal, pero tiene muchos límites gemelos (defectos) dentro de esta forma. Los datos de simulación anteriores sugieren que es inestable que las nanopartículas de Pt existan en esta forma aproximadamente> 1-2 nm y, Por supuesto, es poco común que las nanopartículas de Pt tengan esta morfología ". El grupo de investigación de Yang sintetizó nanocristales icosaédricos de Pt muy uniformes con una longitud de borde de 8,8 nm. Se fabricaron a partir de acetilacetonato de platino en dodecilamina y con una pequeña cantidad de ácido oleico mediante una inyección caliente enfoque GRAILS (agente reductor de gas en solución líquida) asistido. En el enfoque GRAILS, la inclusión de gas CO facilita enormemente la formación de formas bien definidas.

"Nuestros resultados mostraron que los factores clave para el control de la forma incluyen la nucleación rápida, crecimiento cinéticamente controlado, y protección contra la oxidación por aire, ", Agregó Zhou. Al ajustar estos parámetros clave, Pt varillas hiperramificadas, cubitos, y también se obtuvieron octapodos.

"Actualmente estamos estudiando por qué se forma esta forma en nuestros sistemas y cómo podemos usar este principio para producir otras nanopartículas de Pt inusuales y potencialmente útiles y sus aleaciones". ", Señaló Yang." La alta pureza (> 95%) de los productos proporciona los materiales de modelo ideales para estudiar las relaciones estructura / morfología-propiedad. Tal comprensión mecanicista es valiosa para el diseño de avanzados, catalizadores de metales y aleaciones de metales de alto rendimiento ".