(PhysOrg.com) -- Des chercheurs du CNST et de l'Arizona State University ont démontré que l'activité catalytique globale des particules de nickel pour la formation de nanostructures de carbone est améliorée par l'ajout d'une petite quantité d'or (inférieure à 0,2 mol).

Dans un récent Lettres nano article, les chercheurs évaluent Au/SiO 2 , Ni/SiO 2 , et Au-Ni/SiO 2 nanoparticules comme catalyseurs pour la formation de nanotubes de carbone (CNT) et de nanofibres de carbone (CNF) en mesurant le nombre de particules actives pendant la formation du tube en utilisant l'imagerie dynamique in situ dans un microscope électronique à transmission à balayage environnemental.

Les nanostructures de carbone sont généralement synthétisées par dépôt chimique catalytique en phase vapeur à partir de sources de carbone telles que l'acétylène (C 2 H 2 ) et nuclée à partir de particules de catalyseur, y compris Ni. Cependant, seules certaines particules de catalyseur sont actives dans la formation de nanostructures. Cette limitation affecte la densité ultime et le placement des nanostructures, un facteur important pour les applications de nanofabrication.

En utilisant des images haute résolution et des données de spectroscopie collectées pendant et après la synthèse, les chercheurs ont montré que la plupart de l'Au se sépare pour former un plafond riche en Au inactif, avec seulement une petite quantité d'Au présent dans la région active des particules.

Ils montrent également que la structure des particules de catalyseur Ni se transforme du métal fcc en carbure de nickel orthorhombique (Ni 3 C). Ils pensent que les carbures se forment en raison des conditions d'équilibre dynamique présentes dans ces conditions de réaction. Les calculs de la théorie fonctionnelle de la densité soutiennent l'hypothèse que de faibles niveaux de dopage Au (fraction 0,06 mol) augmentent le nombre de particules actives pour la formation de nanostructures de carbone en abaissant la barrière énergétique pour la diffusion du carbone dans le Ni dopé à 0,07 eV par rapport à 1,62 eV pour Ni.

Les chercheurs étendent cette technique pour évaluer le rôle de la formation de carbures métalliques dans l'activité d'autres catalyseurs métalliques utilisés pour la synthèse de nanotubes de carbone, comme Fe et Co.