Argonne研究人员开发了创造纳米合金的新技术

时间：2021-09-20 16:25:01 来源：

示意图显示了不同的纳米颗粒构造，可以采用新技术来创建定制双金属纳米粒子。

来自Argonne国家实验室的研究人员已经开发出一种创造纳米合金的新技术。

伊利诺伊州氩气 - 自青铜时代的黎明以来，人们赞赏使用合金而不是单一金属来制造更好材料的优势。最近，科学家们发现了一种制作微小的双金属结构的配方，可以类似地扩大材料科学的最前沿。

根据美国能源部的Argonne National实验室的化学家Jeffrey Elam的说法，Bimetallic纳米粒子 - 尺寸为几十到数百个原子的尺寸为多种不同应用的催化剂。但是，直到现在研究人员缺乏创造它们的精确和灵活的一般方法。

根据ELAM的说法，传统方法缺乏制备一批纯属双金属纳米颗粒的精度。相反，它们产生双金属和单金属纳米颗粒的混合物，这些不同的纳米颗粒具有不同的化学性质。

根据ELAM，科学家试图工程师有两种主要类型的双金属纳米粒子。在一种配置中，称为核心壳，一颗金属完全围绕另一个金属，就像甜巧克力的巧克力中心上的糖果涂层一样。在其他配置中，称为合金，金属在原子尺度上均匀混合，使得两个金属的原子存在于纳米颗粒的表面上。

理论计算预测，两种类型的双金属纳米粒子可以是诸如生物燃料和燃料电池的应用中的特殊催化剂。但科学家缺乏一般的策略来合成任何表面上的任一种类型的纳米颗粒和广泛的不同金属。

为了克服这些限制，argonne的ELAM和他的同事转向原子层沉积（ALD），从半导体制造中借来的技术，其中一次将极薄的材料片铺设在彼此的顶部。每次执行ALD“循环”时，沉积刚刚少量原子的新材料片。ALD过去已经使用，以创造具有可定制化学和电气性质的各种材料，但直到现在研究人员未能选择性地生长有足够的对照的双金属纳米颗粒以产生成功的催化剂。

ALD以前使用过的表面在表面上种植单金属纳米颗粒，但氩气突破让科学家仅在第一金属上长长于第一金属，而不是周围的表面。钥匙涉及仔细控制使用的化学品的生长温度和明智选择。使用这种策略，Argonne研究人员能够制作核 - 壳和合金纳米粒子，同时控制颗粒组合物和粒度在各种不同的表面上。

“这就像能够用你想要的确切功能定制一辆汽车，”Elam说。“一旦我们创造了这些自定义纳米粒子催化剂，我们就可以将他们传递给我们的科学同事进行试驾。”

本研究由初学化化学转型研究所（IACT）组织，该研究所是由DOE的科学办公室资助的能源前沿研究中心。IACT成立于2009年，IACT与布鲁克海汶国家实验室，西北大学，普渡大学和威斯康星大学的麦迪逊合作，以提高生物质原料转化为可燃燃料的效率。

图像：氩气国家实验室

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