Метод синтеза соляной формы для пористых платиновых macrobeams и Macrotubes

Многочисленные методы синтеза были разработаны для получения высокой площади поверхности, пористые платиновые материалы в первую очередь для применения катализа, включая топливные^{элементы 1}. Одной из стратегий достижения таких материалов является синтез монодисперсных наночастиц в виде сфер, кубов, проводов и^{труб 2,3,4,5.} Для интеграции дискретных наночастиц в пористую структуру для функционального устройства часто требуются^{полимерные связующие и углеродные добавки 6,7.} Эта стратегия требует дополнительных этапов обработки, времени, и может привести к снижению массы конкретной производительности, а также агломерации наночастиц во время расширенного использования^{устройства 8}. Другая стратегия заключается в приводе слияние синтезированных наночастиц в металлический гель с последующей сверхкритической^{сушки 9,10,11}. В то время как достижения в подходе синтеза сол-геля для благородных металлов сократили время геля от недель до так быстро, как часы или минуты, в результате монолиты, как правило, механически хрупкие, посягающие на их практическое использование в^{устройствах 12}.

Платиново-сплавные и многометаллические трехмерные пористые наноструктуры обеспечивают настройку каталитической специфичности, а также обращаются к высокой стоимости и относительному^{дефициту платины 13,14}. Хотя были многочисленные сообщения о платине палладий^{15,16 и} платина-медь^{17 , 18,19дискретных} наноструктур, а также других^{комбинаций сплава 20}, было несколько стратегий синтеза для достижения решения на основе техники для трехмерного платинового сплава и многометаллических структур.

Недавно мы продемонстрировали использование высокой концентрации соленых растворов и снижение агентов для быстрого урожая золота, палладия и^{платиновых металлических гелей 21,22}. Растворы высокой концентрации соли и снижающие агенты также использовались при синтезе биополимерных благородных металлических композитов с использованием желатина,^{целлюлозы и шелка 23,24,25,26.} Нерастворимые соли представляют собой самые высокие концентрации ионов, доступных для снижения и были использованы Сяо и коллегами, чтобы продемонстрировать синтез 2-мерных^{оксидов металла 27,28}. Расширяя демонстрацию пористых благородных металлических аэрогелей и композитов из растворов соли высокой концентрации, и используя высокую плотность доступных ионов нерастворимых солей, мы использовали соли и производные Магнуса в качестве шаблонов формы для синтеза пористых благородных металлических макротрубок^{и макробам 29,30,31,32.}

Соли Магнуса собираются из добавления противоположно заряженных квадратных планарных платиновых ионов «PtCl_4»^2- и «Pt(NH₃)₄^{» 2 » 33}. Аналогичным образом, соли Ваукелина образуются из комбинации противоположно заряженных ионов палладия, «PdCl_{4» 2-}и «Pd(NH₃»_{4 »}^{2 » 34}. С концентрацией соли-предшественника 100 мМ, полученные кристаллы соли образуют иглы длиной от 10 до 100 микрометров, с квадратной шириной от 100 нм до 3 мкм. В то время как соляные шаблоны заряжаются нейтрально, изменяя производные соли Магнуса стоихиометрия между видами ионов, в том числе «Cu(NH₃)₄^{» 2}», позволяет контролировать полученные пониженные соотношения металла. Сочетание ионов и выбор химического уменьшаемого агента приводят либо к макротрубкам, либо к макробегам с квадратным поперечным сечением и пористой наноструктурой, состоящей либо из сплавленных наночастиц, либо из нанофабрил. Макротрубки и макропоисы также были нажаты в свободные стоячие пленки, а электрохимически активная площадь поверхности определялась с помощью электрохимической спектроскопии и циклической вольтамметрии. Подход соляной шаблон был использован для синтеза платиновых макротрубок²⁹, платино-палладий макробеймов³¹, и в попытке снизить материальные затраты и настроить каталитической деятельности путем включения меди, медно-платиновые макротрубки³². Метод соляной температуры был также продемонстрирован для Au-Pd и Au-Pd-Cu бинарных и крачных металлических макротрубок и нанофасов³⁰.

Здесь мы представляем метод синтеза платины, платины палладия и медно-платиновой биметаллических пористых макротрубок и макробаймов из нерастворимых шаблонов соляной^{иглы Магнуса 29,31,32}. Контроль ионные стоихиометрии в шаблонах соляной иглы обеспечивает контроль над полученными соотношениями металла после химического сокращения и может быть проверен с помощью рентгеновской дифрактометрии и рентгеновской фотоэлектронные спектроскопии. Полученные макротрубки и макробаймы могут быть собраны и сформированы в свободную пленку с ручным давлением. Полученные пленки обладают высокой электрохимически активной поверхностной зоной (ECSA), определяемой электрохимической спектроскопией и циклической вольтамметрией в H₂SO₄ и электролите KCl. Этот метод обеспечивает синтез маршрута для управления платиновой основе состава металла, пористость, и наноструктуры в быстрой и масштабируемой образом, которые могут быть обобщены для более широкого спектра соляных шаблонов.