p (Phys.org) —Os pesquisadores da University of Illinois desenvolveram uma abordagem única para a síntese de nanopartículas icosaédricas altamente uniformes feitas de platina. Os resultados mostraram que os principais fatores para o controle de forma incluem nucleação rápida, crescimento cineticamente controlado, e proteção contra oxidação pelo ar. p "Desenvolvemos uma abordagem única para a síntese de nanopartículas icosaédricas altamente uniformes feitas de platina (Pt), "explicou Hong Yang, um professor de engenharia química e biomolecular na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. "Isso é importante tanto em estudos fundamentais - nanociência e nanotecnologia - quanto em ciências aplicadas, como catalisadores de células de combustível de alto desempenho."

p O grupo de pesquisa de Yang se concentra na síntese e compreensão da relação estrutura-propriedade de materiais nanoestruturados para aplicações em energia, catálise, e biotecnologia. Seu papel, "Icosaedros de platina altamente uniformes produzidos pelo método GRAILS assistido por injeção a quente, "foi publicado esta semana em Nano Letras .

p "Embora nanoestruturas poliédricas, como um cubo, tetraedro, octaedro, cuboctaedro, e até icosaedro, foram sintetizados para vários metais nobres, uniformes Pt icosaedra não se formam prontamente e raramente são feitos, "afirmou Wei Zhou, um acadêmico visitante do grupo de pesquisa de Yang e o primeiro autor do artigo.

p Um cristal de icosaedro é um poliedro com 20 faces triangulares equiláteras idênticas, 30 arestas e 12 vértices. De acordo com Yang, Os cristais de formato icosaédrico podem melhorar a atividade catalítica na reação de redução de oxigênio, em parte devido à deformação da superfície.

p "A principal etapa da reação para melhorar a atividade dos catalisadores de eletrodo de oxigênio na célula de combustível de hidrogênio é otimizar a força de ligação entre o Pt e as espécies intermediárias que contêm oxigênio absorvido, "Yang disse." Isso permite a produção rápida de água e deixa o intermediário reagir e deixar a superfície rapidamente para que o local do catalisador possa ser usado novamente. "

p "Ao contrário de muitas outras formas de nanopartículas de metal, um nanocristal icosaédrico não é um único cristal, mas tem muitos limites gêmeos (defeitos) dentro desta forma. Os dados de simulação anteriores sugerem que é instável para as nanopartículas de Pt existirem nesta forma por volta de> 1-2 nm e, na verdade, é incomum que as nanopartículas de Pt tenham essa morfologia. "Nanocristais icosaédricos de Pt altamente uniformes com um comprimento de borda de 8,8 nm foram sintetizados pelo grupo de pesquisa de Yang. Eles foram feitos de acetilacetonato de platina em dodecilamina e com pequena quantidade de ácido oleico usando uma injeção quente -assistido GRAILS (agente de redução de gás em solução líquida). Na abordagem GRAILS, a inclusão de gás CO facilita muito a formação de formas bem definidas.

p "Nossos resultados mostraram que os principais fatores para o controle da forma incluem nucleação rápida, crescimento cineticamente controlado, e proteção contra oxidação pelo ar, "Zhou acrescentou. Ajustando esses parâmetros-chave, Hastes hiper-ramificadas de Pt, cubos, e octápodes também foram obtidos.

p "Atualmente, estamos estudando por que essa forma é formada em nossos sistemas e como podemos usar esse princípio para produzir outro Pt incomum e potencialmente útil e suas nanopartículas de liga, "Yang observou." A alta pureza (> 95%) dos produtos fornecem os materiais de modelo ideais para estudar as relações estrutura / morfologia-propriedade. Essa compreensão mecanicista é valiosa para o projeto de tecnologias avançadas, catalisadores de metal e ligas de metal de alto desempenho. "