Le nombre et l'emplacement des sites de nucléation du nickel métal au sein des nanoparticules d'oxyde de nickel lors de leur réduction avec de l'hydrogène dépendent fortement de la taille des nanoparticules.
(Phys.org) - De nouvelles recherches révèlent que la taille joue un rôle majeur dans le comportement des coquilles d'oxyde de nickel (NiO) à l'échelle nanométrique lorsqu'elles sont réduites en nanoparticules de nickel solides.
"Cela fait progresser notre compréhension fondamentale de la façon dont les structures des nanoparticules peuvent être modifiées par des réactions chimiques, qui a des applications potentielles en nanofabrication et en catalyse, " dit Joe Tracy, un scientifique des matériaux à NC State et co-auteur d'un article sur le travail.
Les chercheurs ont commencé par exposer des nanoparticules de nickel à l'air à 500 degrés Celsius afin de créer des coquilles de NiO. Ce processus est appelé oxydation. Les plus petites coquilles, 12 à 24 nanomètres (nm) de diamètre, sont creux, avec la coquille entourant une seule cavité. Coquilles plus grosses, 40 à 96 nm de diamètre, semblent avoir des pores plus larges, et peut contenir plusieurs cavités.
Les chercheurs ont ensuite placé les coquilles dans un environnement d'hydrogène gazeux à 350 degrés C. Ce processus, appelé réduction, transforme les coques NiO en nanoparticules solides de nickel.
Ce qu'ils ont découvert, c'est que la taille des coquilles NiO affecte considérablement la façon dont le processus de réduction se manifeste.
Image d'une nanoparticule d'oxyde de nickel de 40 nm partiellement réduite. La région du nickel est colorée en rouge, et l'oxyde de nickel est coloré en vert. Cliquez pour agrandir l'image.
Les plus petites coquilles que les chercheurs ont examinées, 12 nm de diamètre, formé un seul site de nucléation de nickel pur, qui s'est ensuite étendu pour remplacer tout le NiO. Coquilles plus grosses, 24 nm de diamètre, a répondu différemment - formant plusieurs sites de nucléation dans une forme approximative d'anneau autour de la coquille. Ces sites de nucléation se sont ensuite développés et ont fusionné en une seule nanoparticule de nickel. Les plus gros coquillages qu'ils regardaient, 96 nm de diamètre, avait l'air plus différent encore, avec de multiples sites de nucléation se formant dans tout le NiO.
"La taille des nanoparticules avant oxydation détermine à la fois la structure des nanoparticules de NiO et le motif des sites de nucléation du nickel métallique lors de la réduction, " dit John Medford, un premier cycle à NC State et auteur principal de l'article.
Le papier, "Transformations nanostructurales lors de la réduction de nanoparticules d'oxyde de nickel creuses et poreuses, " a été publié en ligne le 20 novembre dans le journal de la Royal Society of Chemistry Nanoéchelle .
