Eine salzgemusterte Synthesemethode für poröse Platin-basierte Makrostrahlen und Makroröhren

Dieses Protokoll bietet eine einfache, relativ schnelle Methode zur Synthese hoher Oberfläche, eines hohen Seitenverhältnisses Platin in Platinlegierungen Makrobeams und Makroröhren mit einem quadratischen Querschnitt. Die Salze und Beschichtungsmethode ermöglicht die Kontrolle des Schablonen-Metallionenverhältnisses und der resultierenden Massenzusammensetzung sowie der Makrostrahl- und Makroröhren-Nanostrukturen. Makrostrahl- und Makrorohr-Pressfolien können den Bedarf an integrierten dreidimensionalen Elektroden für Katalyse- und Sensoranwendungen decken.

Die Fähigkeit von Magna-Salzderivaten, chemisch auf Makroträger und Makroröhren reduziert zu werden, deutet darauf hin, dass die Salz-Templating-Synthesemethode auf eine breitere Palette von Metallsalzen angewendet werden kann. Um Magnus-Salze mit einem 1 bis Null zu einem Platin zwei positive zu Platin zwei negative Verhältnis vorzubereiten, fügen Sie 0,5 Milliliter von 100 Millimolar Kaliumtetrachloroplatinat in ein Mikrofuge-Rohr, und kräftig Pipetten 0,5 Milliliter von 100 Millimolar Tetraaminplatin(II)chloridhydrat in Wasser in die Röhre. Die resultierenden Ein-Milliliter-Volumen Salznadel-Vorlagenlösungen zeigen eine opake wie grüne Farbe.

Um eine Platin-Palladium-Salznadelschablone von eins bis eins bis null herzustellen, fügen Sie 0,5 Milliliter Tetraammineplatin(II)chlorid in Wasser in ein Mikrozentrifugenrohr und eine kräftige Pipette 0,5 Milliliter 100 Millimolar Natriumtetrachloropallat in das Rohr. Um eine Zwei-zu-eins-Salznadelschablone aus Platin-Palladium herzustellen, fügen Sie 0,25 Milliliter 100 Millimolares Natriumtetrachloropallat und 0,25 Milliliter 100 Millimolar Kaliumtetrachloroplatinat in ein Mikrofugenrohr ein. Wirbeln Sie das Rohr für drei bis fünf Sekunden, bevor Sie 0,5 Milliliter 100 Millimollar TetraamminePlatinum(II)chlorid hydratisiertes Wasser kräftig in die Röhre leiten.

Zur Herstellung einer drei bis zwei Platin-Palladium-Salznadelschablone, Pipette 0,167 Milliliter 100 Millimolare Natriumtetrachloronodate und 0,333 Milliliter 100 Millimolar Kaliumtetrachloroplatinat zu einem Mikrofugenrohr. Nach dem Wirbeln, kräftig Pipetten 0,5 Milliliter von 100 Millimolar TetraamminePlatinum(II)chlorid hydratisiertes Wasser in die Röhre. Salzschablonen mit einem höheren Platinverhältnis sollten eine grünere Farbe ergeben, während Schablonen mit steigendem Palladiumgehalt zu mehr orange, rosa und braune Farben innerhalb der Lösung führen.

Um eine Kupfer-Platin-Salznadelschablone von einbis null zu eins zu zuzubereiten, geben Sie 0,5 Milliliter 100 Millimolares Kaliumtetrachloroplatinat in ein Mikrofugerohr und geben Sie dem Mikrofugenrohr kräftig 0,5 Milliliter 100 Millimolar TetraammineKupfer(II)sulfat in Wasser. Um eine Drei-zu-zwei-Salz-Verhältnis Kupfer-Platin-Salznadel-Vorlage vorzubereiten, fügen Sie 0,167 Milliliter 100 MillimolalstaminPlatinum(II)chloridhydriertes Wasser und 0,333 Milliliter 100 Millimolar TetraammineKupfer(II)sulfat in Wasser in die Röhre. Nach dem Wirbeln 0,5 Milliliter 100 Millimolchen Kaliumtetrachloroplatinat in die Röhre geben.

Zur Vorbereitung der Zwei-zu-Eins-Salz-Verhältnis Kupfer-Platin-Salznadel-Vorlage, fügen Sie 0,25 Milliliter 100 Millimolar TetraamminePlatinum(II)chloridhydriertes Wasser und 0,25 Milliliter 100 Millimolar TetraaminKupfer(II)sulfat in Wasser zu einem Mikrofugenrohr, und wirbeln sie das Mikrofugerohr für drei bis fünf Sekunden. Dann, kräftig Pipetten 0,5 Milliliter von 100 Millimolar Kaliumtetrachloroplatinat in die Röhre. Zur Herstellung des Eins-Zu-Null-Salzverhältnisses Kupfer-Platin-Salznadel-Schablone, Pipette 0,5 Milliliter 100 Millimolzen TetraamminePlatinum(II)chlorid hydratisiertes Wasser zu einem Mikrofugenrohr und kräftigpipetten 0,5 Milliliter 100 Millimolares Kaliumtetrachloroplatinat in die Röhre, um eine einMilliliter Salznadel-Schablonenlösung zu erhalten.

Die Kombination von Kupfer- und Platinionen führt zur Bildung einer violetten trüben Lösung, die nicht so undurchsichtig ist wie die Platin- und Palladiumlösungen. Um eine chemische Reduktion der Platin-Palladium-Salz-Vorlagen durchzuführen, fügen Sie 50 Milliliter 0,1 Mol-Natriumborohydrid-Lösung in jeder von vier 50 Milliliter konischen Röhren hinzu, und fügen Sie jedem Rohr das gesamte Ein-Milliliter-Volumen einer Platin-Palladium-Salz-Schablonenlösung hinzu. Um eine chemische Reduktion der Kupfer-Platin-Salz-Vorlagen durchzuführen, fügen Sie 50 Milliliter 0,1 Molaren-DMAB-Lösung in jeweils vier 50 Milliliter konische Rohre ein, und fügen Sie das gesamte Ein-Milliliter-Volumen einer Kupfer-Platin-Salz-Schablonenlösung zu jedem Rohr unter einer Dunstabzugshaube hinzu.

Nach 24 Stunden, langsam entwirren Sie den Überstand von jeder reduzierten Lösung in einen Abfallbehälter, achten Sie darauf, die Proben nicht auszugießen und die Ausscheidungen in neue 50-Milliliter-Rohre zu übertragen. Füllen Sie jedes Rohr mit 50 Milliliter entionisiertem Wasser und bebrüten Sie die eng verkappten Rohre 24 Stunden lang mit sanftem Schaukeln. Legen Sie die Rohre am nächsten Tag für 15 Minuten aufrecht in ein Rohrgestell, damit sich die Proben sedimentieren, bevor sie langsam vom Überstand abgegossen werden.

Füllen Sie jedes Rohr mit 50 Millilitern des ionisierten Wassers und schaukeln Sie die Proben für weitere 24 Stunden. Legen Sie die Rohre am Ende der Inkubation 15 Minuten lang in ein Rack, bevor Sie so viel wie möglich von den klaren oder grauen Überräuern dekantieren. Um Makrorohr- und Makrostrahlfolien vorzubereiten, verwenden Sie eine Pipette oder einen Spachtel, um das Niederschlagsmaterial von jedem auf einzelne Glasschlitten sanft zu übertragen, und konsolidieren Sie die Proben zu gleichmäßigen Pfählen, etwa 0,5 Millimeter.

Platzieren Sie dann die Dias an einem Ort, der 24 Stunden lang nicht durch Luftströmungen gestört wird. Wenn die Proben getrocknet sind, legen Sie eine zweite Glasrutsche auf jede getrocknete reduzierte Probe, und wenden Sie manuell etwa 200 Kilopascal Kraft auf die obere Folie an, um einen dünnen Film von Makroröhren oder Makrostrahlen auf dem unteren Dia zu erzeugen. Für die Rasterelektronenmikroskopie der Proben verwenden Sie Kohlenstoffband, um den dünnschichtigen Teil an einem Rasterelektronenmikroskop-Probenstummel zu befestigen, und stellen Sie die anfängliche Beschleunigungsspannung auf 15 Kilovolt und den Strahlstrom auf 2,7 bis 5,4 Picoamps ein.

Zoomen Sie dann auf einen großen Probenbereich und sammeln Sie ein energiedispersives Röntgenspektrum, um die elementare Zusammensetzung der Probe zu quantifizieren. Legen Sie für die Röntgendiffraktikum-Dimetrie-Analyse das Dünnschicht-Probendia auf die Scan-Bühne und führen Sie Röntgendiffraktometrie-Scans für Beugungswinkel bis zum Theta durch, von fünf bis 90 Grad bei 45 Kilovolt und 40 Milliampers mit Kupfer-K-alpha-Strahlung, einer Zwei-Theta-Schrittgröße von 0,0130 Grad und 20 Sekunden pro Schritt. Um die elektrochemischen Messungen um Milligramm aktiver Materialien zu normalisieren, übertragen Sie die Proben in einzelne elektrochemische Durchstechflaschen und fügen Sie jeder Probe vorsichtig 0,5 Molschwefelsäure für eine 24-stündige Inkubation bei Raumtemperatur hinzu.

Am nächsten Tag den lackierten Draht mit einer einen Millimeter freiliegenden Spitze aus einzelnen drei Elektrodenzellen in Kontakt mit der Oberseite des Films an der Unterseite jeder elektrochemischen Durchstechflasche platzieren. Und führen Sie elektrochemische Impedanzspektroskopie von einem Megahertz bis zu einem Millihertz mit einer 10 Millivolt Sinuswelle bei null Volt durch. Führen Sie dann zyklische Voltammetrie mit einem Spannungsbereich von negativen 0,2 bis 1,2 Volt, mit Scanraten von 10, 25, 50, 75 und 100 Millivolt pro Sekunde.

Die Zugabe von gegenläufig geladenen quadratischen planaren Edelmetallionen führt zu einer nahezu sofortigen Bildung von Salzkristallen mit hohem Seitenverhältnis. Die chemische Reduktion von Magnus-Salzen, die mit einem Eins-zu-Eins-Verhältnis von Platin-positiven zu Platin-negativen Ionen gebildet wurden, und reduzierte Natriumborohydrid-Ergebnisse mit Makroröhrchen mit in der Regel einer hohlen inneren Kavität und porösen Seitenwänden. Die Makroröhren entsprechen in der Regel der Geometrie der Salznadelschablonen, mit flachen Seitenwänden und einem quadratischen Querschnitt, DMAB reduzierte Kupfer-Platin-Makroröhren stellen die markantesten und größten quadratischen Querschnitte mit etwa drei Mikrometer Seiten dar.

Die DMAB-Verkleinerungs-Kupfer-Platin-Makrorohr-Seitenwände weisen zudem eine hochstrukturierte Oberfläche ohne signifikante Porosität auf. Platin- und Platin-Palladium-Makroröhren- und Makrostrahl-Chemikalienzusammensetzung können zunächst durch Röntgenbeugung charakterisiert werden. Die Röntgenbeugungsanalyse von DMAB-reduzierten Makroröhren zeigt überlagerte Spitzen, die sich je nach relativer Salzschablonjetometrie in Richtung Platin oder Kupfer verschieben, was auf eine Legierungszusammensetzung hindeutet.

Natriumborohydrid reduzierte Kupfer-Platin-Makrostrahlen, weisen deutliche Kupfer- und Platin-Röntgenbeugungsspitzen auf, die auf eine bimetallische Zusammensetzung hindeuten. Röntgen-Fotoelektronenspektren für Platin-Makroröhren deuten auf wenig Hinweise auf eine Oxidart hin, was auf eine katalytisch aktive Oberfläche hindeutet. Röntgen-Fotoelektronenspektren für Platin-Palladium-Makrostrahlen zeigen ebenfalls keinen Hinweis auf den Metalloxidgehalt.

Nun, die gepressten Filme können mit einer Pinzette manipuliert werden. Beim Übertragen der Filme in die elektrochemischen Durchstechflaschen ist Vorsicht geboten, um Frakturen zu verhindern. Aufgrund der Fähigkeit, Makroträger und Makroröhren in integrale Folien zu pressen, kann auch eine mechanische Charakterisierung zur Bestimmung der elastischen und flexiblen modularen Konstruktion durchgeführt werden.

Salzschablonen für die Synthese von Poren, Materialien mit hoher Oberfläche sollten es den Forschern ermöglichen, eine breitere Palette von Metallsalzen und daraus resultierenden Metall-, Legierungs- und multimetallischen Materialien zu erforschen.