O número e a localização dos sítios de nucleação do metal níquel dentro das nanopartículas de óxido de níquel durante sua redução com hidrogênio dependem fortemente do tamanho das nanopartículas.
(Phys.org) —Novas pesquisas descobriram que o tamanho desempenha um papel importante em como as camadas de óxido de níquel (NiO) em nanoescala se comportam quando são reduzidas a nanopartículas de níquel sólidas.
"Isso avança nosso entendimento fundamental de como as estruturas das nanopartículas podem ser alteradas por meio de reações químicas, que tem aplicações potenciais em nanofabricação e catálise, "diz Joe Tracy, cientista de materiais na NC State e coautor de um artigo sobre o trabalho.
Os pesquisadores começaram expondo nanopartículas de níquel ao ar a 500 graus Celsius para criar conchas de NiO. Este processo é denominado oxidação. As conchas menores, 12 a 24 nanômetros (nm) de diâmetro, são ocos, com a concha envolvendo uma única cavidade. Conchas maiores, 40 a 96 nm de diâmetro, parecem ter poros maiores, e possivelmente conter múltiplas cavidades.
Os pesquisadores então colocaram as conchas em um ambiente de gás hidrogênio a 350 graus C. Este processo, chamada redução, transforma as camadas de NiO de volta em nanopartículas de níquel sólidas.
O que eles descobriram foi que o tamanho das cápsulas de NiO afeta dramaticamente a maneira como o processo de redução se manifesta.
Imagem de uma nanopartícula de óxido de níquel de 40 nm parcialmente reduzida. A região do níquel é colorida de vermelho, e o óxido de níquel é colorido de verde. Clique para ampliar a imagem.
As menores conchas que os pesquisadores analisaram, 12 nm de diâmetro, formou um único local de nucleação de níquel puro, que então se expandiu para substituir todo o NiO. Conchas maiores, 24 nm de diâmetro, respondeu de forma diferente - formando vários locais de nucleação em um formato de anel aproximado ao redor da casca. Esses locais de nucleação então cresceram e se fundiram em uma única nanopartícula de níquel. As maiores conchas que eles olharam, 96 nm de diâmetro, parecia mais diferente ainda, com múltiplos locais de nucleação formando-se em todo o NiO.
"O tamanho das nanopartículas antes da oxidação determina tanto a estrutura das nanopartículas de NiO quanto o padrão dos locais de nucleação do metal níquel durante a redução, "diz John Medford, um graduando na NC State e principal autor do artigo.
O papel, "Transformações nanoestruturais durante a redução de nanopartículas de óxido de níquel poroso e oco, "foi publicado online em 20 de novembro no jornal Royal Society of Chemistry Nanoescala .
