Metalen nanobladen krullen op tot nanovesikels

Geïnspireerd door de structuur van het celmembraan stellen onderzoekers, onder leiding van Dr. Xiaoqing Huang (State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces, Faculteit Scheikunde en Chemische Technologie, Universiteit van Xiamen) en Dr. Qi Shao (Faculteit Scheikunde en Chemische Technologie en Materiaalkunde, Universiteit van Soochow), een biomimetische strategie voor de synthese van nanovesikels voor door de grensvlakspanning te gebruiken als drijvende kracht om de ultradunne nanosheets op te krullen tot nanovesikels.

Ondertussen vertoont de elektrokatalysator met de vesiculaire structuur een uitstekende HOR-activiteit en stabiliteit.

Om het vormingsmechanisme van RhRu-nanovesikels te bestuderen, werden de morfologieën en samenstellingen van de reactie-intermediairen in eerste instantie verzameld met behulp van transmissie-elektronenmicroscopie (TEM), HAADF-STEM-lijnscan (high-angle annular dark-field scanning TEM) en TEM-energiedispersieve röntgenspectroscopie (TEM-EDS)-analyse.

Er werd vastgesteld dat de zuivere Rh-kleine nanosheets in het beginstadium werden gevormd; daarna groeiden de kleine nanosheets geleidelijk in de laterale richting.

Naarmate de reactietijd vorderde, werd het Ru-element geleidelijk gereduceerd en begon het nanosheet te buigen om een ​​komvormige structuur te vormen. Door de reactietijd te verlengen, vormde de komvormige structuur geleidelijk een blaasjesstructuur.

De onderzoekers concluderen dat de introductie van Ru-atomen een cruciale rol speelt in de krullende groei van de nanosheetstructuur. Ondertussen onthullen berekeningen van de density functional theory (DFT) dat de Ru-atomen de krullen van de nanosheet gunstiger maken in de thermodynamica.

Dankzij de unieke vesiculaire structuur vertonen de RhRu nanovesicles/C een uitstekende waterstofoxidatiereactie (HOR)-activiteit en stabiliteit.

De massa-activiteit van RhRu nanovesicles/C bij een overpotentiaal van 50 mV is 7,50 A mg_(Rh+Ru)⁻¹wat 24,19 keer hoger is dan die van Pt/C (0,31 A mg_Deel⁻¹). Bovendien vertoont de RhRu nanovesicles/C-gebaseerde membraanelektrode-assemblage (MEA) een hoge piekvermogensdichtheid (PPD) van 1,62 W cm^-2met een potentiële toepassing in hydroxide-uitwisselingsmembraanbrandstofcellen (HEMFC).

Dit werk toont aan dat het mogelijk is om nieuwe structuren te ontwerpen met behulp van de biomimetische strategie, wat snel de aandacht kan trekken bij biomimetische synthese.

Het onderzoek is gepubliceerd in het dagboek Nationaal wetenschappelijk overzicht.