特性を調整可能なAu/Co二元ナノ粒子の連続スパークプラズマ合成

Scientific Reports volume 12、記事番号: 18560 (2022) この記事を引用

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我々はここで、ボランアンモニウムなどの水素に富む化合物の分解に効果的な触媒系であるAu/Co二成分の生成に大気圧電気火花放電プラズマを用いた、拡張性があり環境に優しい気相技術を紹介する。我々は、Au/Co合金ナノ粒子がスパークプラズマベースの技術によって生成できることを実証します。生成されたエアロゾルのリアルタイム熱処理により形態と相構造を変化させ、広い粒子組成範囲 (24 ～ 64 at.% [Co]/([Co] ］＋［Ａｕ］）含有量）についても説明する。私たちのスパークベースのアプローチは合理的な粒子収量を提供できることが証明されているため、これらの結果は、実験室規模のナノ触媒ベースの水素貯蔵システムから現実世界のアプリケーションへの移行に貢献する可能性があります。

二元ナノ粒子 (BNP) は、合金 1、2 および相分離型 3、4 の両方で、磁気、光学、または触媒性能が向上しているため、多くの分野で大きな関心を集めています。触媒作用の場合、顕著な例は Au/Co システムです。これは、水素エンジン用の有望な凝縮相燃料材料であるアンモニアボラン (アンミントリヒドリドホウ素) から水素を生成するための適切な候補です 5,6,7,8,9 。 Au/Co 二元 NP (BNP) は通常、Au と Co 前駆体 8、10、11、12 の同時還元や、シードとしてコバルト 13、14 または金 15 NP を使用するなどの化学的方法によって合成されます。これらの技術は、実験条件に応じて、Au@Co8,15 または Co@Au13 コアシェル BNP や Au/Co ナノ合金 11,12 を生成する可能性があります。化学的手法は本質的に、通常かなり複雑な多段階のプロセスでさまざまな溶媒や試薬を使用しますが、合成される Au/Co BNP のサイズと組成の制御は困難であり、これが応用研究の制限要因となっています。 Au/Co BNP のより優れた制御は、気相法によって実現できます。気相法では、ガスまたは真空環境における金属原子とイオンの凝縮と凝集によって粒子の形成が促進されます 16,17。マヨラルら。らは、サイズと組成が制御された Au@Co および Co@Au コアシェル BNP の両方が、バルクターゲットのスパッタリングによって形成された過飽和金属蒸気を利用した不活性ガス凝縮法によって生成できることを示しました 17,18。ラモサら。らは、複数のイオンクラスター源を使用して、超高真空中で明確に定義されたコア - シェル構造、またはコア - シェル - シェル構造を生成することにより、Au/Co BNP の調整が達成できることを示しました 16。これらのアプローチは粒子形成プロセスを広範に制御できますが、高度な機器や高真空環境が必要なため、工業レベルへの拡張性が高く、実際の応用は非常に困難です。汎用性と拡張性の両方で大きな可能性を秘めたもう 1 つの物理的な気相法は、スパークアブレーションです 19。これは、技術的に単純なアイデア、つまり、高電圧および高電流のマイクロ秒間の振動的反復スパークによる 2 つの導電性電極の浸食に基づいています。前述の気相技術と同様に、このプロセスには高純度のバルク電極と制御されたガス環境のみが含まれるため、非常に純粋な NP を得ることができます 21。さらに、スパークアブレーションは真空システムを必要とせず、電気的実装も簡単であるため、スケーラブルな粒子生成が容易になります22、23。さらに、異なる組成の 2 つのバルク電極を周期的に侵食できるため、スパークアブレーションは、制御可能な組成と構造を備えた多元素 NP 合成の分野で最大の可能性を秘めています 24、25、26、27。本論文では、スパークアブレーションに基づく Au/Co BNP の合成と特性評価について報告します。また、粒子形態の変化とともに、Au/Co BNP の組成を広範囲にわたって調整できる可能性も示します。私たちは、私たちの結果が、水素貯蔵システムに関連するものなど、現実のさまざまな課題に質と量の両方で適したAu/Coナノ触媒を製造する方法論の開発を促進すると信じています。

本研究で使用した実験装置を図 1 に概略的に示します。システムの主要部分は、火花放電発生器 (SDG) であり、DN-160 サイズの漏れのないステンレス鋼製の円筒形チャンバーであり、4 つの放射状に配向されています。、KF-40 サイズのポート (Pfeiffer Vacuum GmbH)。チャンバーは直立位置、つまり 2 つの大きな KF-160 ポートが側面を向いた状態で配置されました。測定では、直径 3.0 mm の Co (純度 99.9%、Goodfellow Cambridge Ltd.) および Au (純度 99.99%、Kurt J. Lesker Co.) の円筒形電極を使用し、水平に配置し、軸方向に整列させました。 2 つの電極間のギャップはすべての実験で 2.0 mm でした。それはマイクロポジショナー (モデル K150-BLM-1、MDC Vacuum Ltd.) によって制御されました。

粒子の生成、収集、サンプリングのセットアップの概略図。

アルゴン (純度 99.996%、Messer Hungarogáz Kft.) キャリアガス流を、KF-40 ポートの 1 つ (上向きの「クロスフロー」) を介して、内径 2.85 mm のインジェクターノズルを介してチャンバー内に供給し、その先端を先端に配置しました。 2 つの電極の共通軸から 4.25 mm の距離にある電極間の中間点。生成された粒子は、電極の軸から 153.3 mm のチャンバー上部にある内径 4.7 mm の出口ポートを介してチャンバーから出ました。ガス流量はマスフローコントローラ（モデルＧＦＣ１６、ＡａｌｂｏｒｇＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ＆Ｃｏｎｔｒｏｌｓ，Ｉｎｃ．）によって制御され、毎分５標準リットルに設定された。スパークチャンバーは真空にされ、圧力は約 100 MPa に達しました。 90 mbar - ダイヤフラムポンプによるスパークの前にアルゴンを再充填し、すべての実験中システムにアルゴンを流し続けました。粒子の生成は大気圧よりわずかに高い圧力で実行され、圧力計 (モデル VD81、Thyracont Vacuum Instruments GmbH) によって監視されました。

スパーク放電はコンデンサ充電回路によって発生しました。容量 8 nF のモノリシック高電圧コンデンサ (モデル 450PM980、General Atomics) を、コンデンサ充電電源 (モデル HCK 800–12,500、FuG GmbH) によって連続的に充電しました。コンデンサの電圧が電極ギャップの耐圧を超えると、Au 電極と Co 電極の間で火花放電が発生します。これは、主に電極とキャリアガスの材質、ギャップ距離、電極付近の温度の影響を受けます。結果として生じる火花放電は、双極性の減衰した振動放電です。スパーク繰り返し率はコンデンサの充電電流によって制御され、100 Hz で一定に保たれました。放電ループの総抵抗は、異なる長さの FeCrAl 合金ワイヤ (Kanthal、Sandvik Intellectual Property AB、スウェーデン) を使用して 1 ～ 9 Ω の範囲で変化しました。放電回路の電圧と電流の波形は、広帯域高電圧プローブ (モデル P6015A、Tektronix Inc.) と電流プローブ (モデル 110、Pearson Electronics, Inc.) によって測定され、デジタルオシロスコープで視覚化および記録されました。 (モデル DSOX2024A、Keysight Technologies Inc.)。

本実験で使用した粒子の特性評価については、他の場所で詳しく説明するため、以下に簡単に要約するだけです 28。作成した NP をガラスマイクロファイバーフィルター (GF/A CAT No. 1820–047、Whatman plc、GE Healthcare Life Sciences、General Electric の一部) 上に収集し、フィルターホルダー (Advantec AS) に置きました。サンプル収集時間は 30 分でした。粒子は、熱処理の有無にかかわらず生成されました。 NP のインライン熱処理では、生成されたエアロゾルが 900 °C の管状炉を通過しました。 CFD シミュレーションによると、チューブ内での粒子の滞留時間は 12 秒でした。ただし、チューブ内の温度が約 900 °C である部分の長さはわずか約 20 cm なので、エアロゾル粒子は 900 °C で約 3.2 秒かかります。各粒子サンプリング後、50% エタノール (純度 96%、Molar Chemical Ltd.) と 50% エタノール (純度 96%、Molar Chemical Ltd.) を含む溶液を使用して超音波バス (Ultrasonic 300、NEY、現在は Blackstone-NEY Ultrasonics) でチューブとフィルターホルダーを洗浄しました。微量品質の脱イオン水。サンプルは、組成分析まで密閉ペトリ皿に保管されました。熱処理された NP の元素組成の決定には、誘導結合プラズマ質量分析計 (ICP-MS、7700x、Agilent Technologies Inc.) を使用しました。サンプルの溶解は、微量品質のccから新たに調製された王水によって実行されました。塩酸とcc。硝酸 (VWR International, LLC.) と 16 時間の接触時間。得られた透明な溶液を０．２２μｍのＰＴＦＥ膜フィルターを通して濾過し、分析前に微量品質の脱イオン実験室水（Ｓｙｎｅｒｇｙ研磨ユニットを備えたＭｉｌｌｉＰｏｒｅＥｌｉｘ１０、ＭｅｒｃｋＧｍｂＨ）で希釈した。認定された校正標準 (IV-ICPMS-71A および IV-ICPMS-71C、Inorganic Ventures) を使用して、マルチポイントのマトリックス整合校正を実行しました。 ICP-MS プラズマおよびインターフェースのパラメーターは、標準調整ソリューション (G1820-60,410、Agilent) を使用して最適化されました。すべての ICP-MS 測定は、ORS3 コリジョンセルを使用して、He モードで 59Co および 197Au 同位体の信号を監視することによって実行されました。データ処理は、Agilent Mass Hunter ソフトウェア内で実行されました。純度 99.996% のアルゴンガスと純度 99.999% のヘリウムガスは、Messer Hungarogáz Kft によって提供されました。

形態学的特性評価のために、低圧インパクターを使用して、生成された粒子をレーシーカーボン銅グリッド (S166 レーシーカーボンフィルム 200 メッシュ Cu、Agar Scientific Ltd.) 上にサンプリングしました。ナノ粒子の形態は、200 kV の Philips CM20 と Cs 補正対物レンズを備えた FEI Titan-Themis (走査型) 透過型電子顕微鏡 ((S)TEM) を使用した高解像度透過型電子顕微鏡 (HRTEM) によって分析されました。 HREM モードと STEM モードの両方で (これも 200 kV、点分解能は HREM モードで約 0.08 nm、STEM モードで約 0.16 nm)。 STEM モードで EDS 分析を実行し、サンプルの組成マップを取得しました (Themis Super-X EDS 検出器)。 EDS 定量化の場合、ソフトウェア (Velox 2.10) によって自動的に背景ウィンドウを選択する放物線多多項式モデルを使用してバックグラウンドを決定し、手動補正が必要かどうかスペクトルで視覚的にチェックしました。ピークの定量化には、Brown-Powell イオン化断面積モデルが適用されました。

データ処理は、OriginPro (OriginPro 8.6 32 ビット、OriginLab Corporation、https://www.originlab.com) ソフトウェアおよび Fiji (バージョン: Fiji 2.9.0、https://imagej.net/software/fiji/) 内で実行されました。画像解析用のオープンソースプラットフォーム28.

スパークアブレーションによる異なる電極からの BNP 生成は、電極間で開始されるスパーク放電の振動性によって促進されます。極性の反転により、両方の電極がアブレーションされ、その材料が気相に放出されます21、29、30。金とコバルトなどの異なる電極が使用される場合、このプロセスにより金とコバルト原子からの BNP の形成が可能になります。私たちの実験で生成された典型的なNPを図2に示します。使用した実験条件下で予想されたように、一次粒子が凝集体を形成していることがわかります。 TEM 顕微鏡写真では 2 つの形態が観察できます。i) ほぼ球状 (時にはわずかに細長い) の結晶粒子が ii) 非晶質マトリックスに埋め込まれており、よりコントラストの高い粒子の周囲に多かれ少なかれ連続した構造を形成しています。図 2 に示すような典型的な凝集体の面積平均 EDS 分析により、これらの凝集体は金原子とコバルト原子の両方で構成されており、典型的な Co 含有量は約 100 % であることが明らかになりました。 35at.%。

1.0 Ωの回路抵抗で生成されたAu/Co BNPのTEM顕微鏡写真。

高解像度 TEM 画像の分析により、面心立方 (FCC) 格子構造に対応する結晶相がサンプル中に存在することが明らかになりました (図 1 の挿入図の TEM 顕微鏡写真のフーリエ変換 (FT) を参照してください)。 3)。異なる配向を持つ粒子の格子間隔を測定することにより、約 398 pm の格子定数が見つかりました。これは、それぞれ純金と FCC コバルトに対応する 407.8 pm と 354.3 pm の値の間にあります。オカモトらの表データによれば、我々の結晶粒子内で測定された格子定数は、約 25 at.% の Co 含有量に属します 31。バルクとナノでは金属の格子定数が若干異なることを考慮すると、結晶粒子中のCo含有量は25at%より若干少ない。 EDS の結果は、凝集体内の面積平均 Co 含有量 (図 2 に例示) が粒子の予測された Co 含有量よりも高いことを示しているため、結晶粒子を取り囲む非晶質構造はコバルトが豊富であるはずであり、より多くのコバルトを含有する必要があります。これは、結晶質の金を多く含む Au/Co 合金 BNP が生成され、非晶質酸化コバルト (CoOx) マトリックスに埋め込まれていることを示唆しています。アモルファス Co の除外は 2 つの事実によって裏付けられています。1) 純粋な金属は通常アモルファス相を形成しない、2) EDS マッピングにより、図 8 で後述するように原子状コバルトと酸素の分布の相関関係が明らかになりました。いくつかの TEM 画像からの 227 個の粒子の分析から得られた、Au/Co BNP の平均サイズは 4.50 ± 0.13 nm です。数値研究は、このサイズ範囲では、Au-Co 系が Au シェルを優先してコア-シェル平衡構造を形成する傾向があることを示しています 3,32。電子ビーム蒸着と加熱された基板を使用して実行された実験研究でも、平衡構造に近づくとそのような相分離が報告されました 33。ただし、スパークアブレーションの場合、2 つの電極の異なる原子の混合は、非常に過渡的なプロセス、つまりスパークプラズマの形成に関連します。これは、金属蒸気の急速な冷却（しばしば急冷と呼ばれる）によって特徴付けられ、これが、たとえバルク中で非混和性の材料の組み合わせの場合であっても、合金構造のいわゆる運動学的トラップの主な理由として特定された。これは、Au と Co が平衡状態でコアシェル構造を形成する傾向があるにもかかわらず、私たちの実験で合金が形成されたことを説明しています。また、バルク状態図が Au-Co の状態図によく似ている Ag-Cu などの材料系も、粒子の合体が始まるまで室温で 5 nm 未満の範囲で合金を形成する傾向があることも付け加えておく必要があります 34。触媒作用においては、活性の高い小さな粒子が合体して大きな粒子になることは特に望ましくないため、このプロセスを軽減するためにいくつかの戦略が採用されています。そのうちの 1 つは、保護酸化層の形成です 35。図２から明らかなように、この場合、そのような保護層の形成は、点火室内の微量の酸素によって促進されて本質的に実現される。それにもかかわらず、特定の用途が純粋な金属粒子を必要とする場合、参考文献２４、３６で実証されているように、火花放電ナノ粒子発生器のキャリアガスにＨ２を添加することによって酸化を実質的に除去することができる。

Au/Co BNP の典型的な凝集体 (回路抵抗 1.0 Ω で生成) の TEM 顕微鏡写真。2 つの異なる結晶粒子の拡大図 (メイン画像の左側) は、所定の格子間隔から得られた平均格子間隔の値を示しています。地域。集合体全体の TEM 顕微鏡写真のフーリエ変換が画像の右上隅に示されています。

上記の結果から明らかなように、スパーク生成された結晶性 Au/Co ナノ粒子は、非晶質 CoOx マトリックスに埋め込まれています。二元構造を変化させる可能性を研究するために、生成したままの Au-Co エアロゾルを発生器チャンバーから出た後、管状炉 (900 °C) で熱処理しました。得られた NP を図 4 に示します。小さな一次粒子が圧縮されて、Co と Au の両方からなる大きな粒子になっていることがわかります (図 4 を参照)。 STEM および EDS 分析によって証明されたように、非晶質酸化コバルトは個々の Au/Co 粒子をもはや覆わず、代わりに偏析が促進され、互いに接触する球状部分からなる「ナノ雪だるま」に似た構造が形成されます (図の四角形の領域を参照)。図4）。 TEM 顕微鏡写真で観察できる格子面から、各粒子の両方の領域が結晶質であり、特に熱処理されていない場合と比較して、非晶質構造の存在量がかなり少ないことが容易にわかります (図 4A を参照)。 2 つの主要な領域、つまり元素マップで金とコバルトが豊富に見える領域 (図 4B) の格子間隔を測定することにより、金が豊富な領域では加熱しない場合よりもわずかに低い格子定数が得られました。これは、Au/Co 粒子のコバルト含有量がわずかに高いことを示しています。コバルトが豊富な結晶領域は、純粋なコバルトの格子定数よりも一貫して高い格子定数を持っていることがわかり、これは結晶質 CoO の形成を裏付ける証拠です。高解像度 TEM 画像と EDS ラインスキャンデータの格子定数分析によれば、酸化コバルト(II) が形成されます。

900℃での熱処理後のAu/Co粒子（1.0Ωの回路抵抗で生成）のTEM画像（A）、およびSEM-EDS分析によって得られた同じ領域の元素マップ（B）。破線の四角は、分析の対象となる典型的な粒子を示します。

上記の結果は、プロセスの気相の性質により、生成された粒子の実質的にリアルタイムかつ連続的な熱処理が容易になり、それによって粒子の特性、つまり結晶化度や形態のさらなる制御が可能になることをよく示しています。今回の場合、管状炉内での Au-Co エアロゾルの熱処理により、アモルファス CoOx が結晶化し、それによって相分離された Au/Co/CoO 粒子が形成されました。

スパークアブレーションによって生成される NP の組成は、いくつかの要因、特に電極材料の特性、電極の初期極性、および放電回路の電気特性に依存します。これは、Feng et al.30 と Kohut et al.25 の両方によって最近公式化されました。彼らの半経験的な火花混合モデルは、2 つの電極に与えられるエネルギーを相対的な浸食、つまり形成される粒子の平均組成と相関させます。 2 つのモデルの考慮事項は一部異なりますが、電極の相対的な侵食、つまり粒子組成に影響を与える最も影響力のあるパラメータは、放電回路で測定される電流波形の形状であるということで合意があります 25,30。より厳密には、組成は、電流波形の負の部分と正の部分に対応する積分の比として定義される波形の非対称性によって主に決定されます25。この比率は、電極の初期極性と放電回路の合計抵抗を変えることによって効果的に調整できます21、25、30。我々は以前に、さまざまな組成の Au/Ag NP を生成するこのアプローチの利点を示しました 25。ここでは、Au/Co/CoO NP の金とコバルトの平均含有量を調整することを目的として、同じ手順に従いました。生成された BNP の ICP-MS 分析によって得られた結果は、製品全体の平均元素組成を表しています。結果を図 5 に示します。達成された調整範囲は、[Co]/([Au] + として表されます) [Co]) の NP の比率は約 10 です。 24～64at.%。

金が最初に陰極 (A) および陽極 (B) である場合の、放電回路の全抵抗の関数として、ICP-MS によって得られた Au/Co/CoO NP の組成の変化。エラーバーは、90% の信頼水準に相当する組成の不確実性を示します。

実験的に得られた組成範囲は、半経験的な火花混合モデル 25 から計算された値と比較されました。これにより、両方の電極に由来する総量に対する、生成された NP 内の最初のカソード電極材料の平均原子百分率を表す次の式が得られます (\({\varphi }_{C})\)。

ここで、 \({U}_{-}^{C}\) と \({U}_{-}^{A}\) は、それぞれ最初のカソード電極とアノード電極のカソード降下電圧、および \( {U}_{+/-}^{C}\) と \({U}_{+/-}^{A}\) は、初期のカソード電極とアノード電極のアノード降下電圧とカソード降下電圧の比です。。式では、 (1)、k' は正と負の電流の時間積分の比であり、CA と CC はアノードとカソードの比例係数であり、電極材料の熱特性から計算できます 25、30。式1によるAu/Co/CoO NPのCo含有量の計算については、 (1) では、2 つの電極材料のカソードとアノードの降下電圧 \({U}_{-}^{C}\) と \({U}_{-}^{A}\) を知る必要があります。。陰極金については、約 100 グラムを入手しました。 \({U}_{-}^{C}\)= 60 V の降下電圧が別の研究で報告されており、無視できる程度の陽極侵食も観察されています25。ただし、コバルトについては同様の値は知りませんが、ICP-MS 分析によって決定された粒子質量データを使用し、モデルを測定値に当てはめることで推定できます (この数値的アプローチの詳細は 25 で説明されています)。コバルトの陰極降下電圧として \({U}_{-}^{C}=\) 28 V が得られました。 Co に必要な定数を得るために、考えられる 2 つの初期極性の 1 つに対応する測定質量データのみが使用されたため、図 6 に示すように、モデリング結果と極性を切り替えて実行した実験を比較することで、結果を相互確認できます。モデル (式 1 を使用して計算) の予測は、両方の初期極性で実験結果にかなり近いことがわかります。測定値からの最大相対偏差はわずか 9% です。

最初に陰極 (A) および陽極 (B) の金電極を使用して生成された Au/Co/CoO NP の計算 (式 1 を使用) と実際の Co 含有量の比較。

総抵抗の変動は、電流波形の非対称性だけでなく、ピーク電流、ひいては火花エネルギーにも影響を及ぼし37、ひいては一次粒子サイズに影響を与えます。総抵抗の増加により火花エネルギーが減少するため、一次サイズの減少が予想されます38。この定性的傾向は、図 7A に示す、熱処理なしで全抵抗 5.4 Ω で生成された粒子の TEM 顕微鏡写真によく反映されています。 Au/Co 粒子のサイズ分布を導き出すことにより、最頻値直径は約 100 μm になります。３ｎｍが得られる（図７Ｂを参照）。ただし、サイズ分布は、9 nm 付近にモードを持つ 2 番目のピークを示し、より大きな粒子の存在を反映しています。これらの大きな粒子の個数濃度は小さな粒子の個数濃度よりも低く、図 7A に示す TEM 顕微鏡写真で明らかなように、かなり球形の形状を示します。

熱処理なしで回路抵抗 5.4 Ω で生成された Au/Co BNP の TEM 顕微鏡写真 (A)、および 237 個の粒子のサイズ分布 (B)。

上に示した低抵抗の場合と同様に、結晶粒子は連続的な非晶質マトリックスに埋め込まれており、したがって 2 つの明確に異なる構造的特徴を示します。生成された BNP の構造に対する全抵抗の増加の影響についてさらに洞察を得るために、図 8 に要約されているように、STEM 測定が Co、Au、および O の EDS 元素マッピングとともに実行されました。図 8A は、BNP の典型的な領域を示しています。 2 つの形態の両方が存在するサンプル。予想通り、コントラストの高い領域には金が豊富に含まれていますが、周囲のより明るい領域にはコバルトが豊富に含まれており、これは図 8B の Au/Co を組み合わせた元素マップに明確に示されています。また、図 8C では、酸素の分布が不均一であり、その存在量が多いことはコバルトに富んだ領域と相関しており、これは非晶質領域における CoOx の存在と定性的に一致していることがわかります。したがって、熱処理とは異なり、SDG の抵抗を増加しても、生成される粒子の全体的な結晶構造は変化しないと言えます。

Au/Co 粒子の明視野 STEM 画像（熱処理なしで 5.4 Ω の回路抵抗で生成）（A）、および Co と Au（B）、および O（C）の分布を示す同じ領域の SEM-EDS 元素マップ、それぞれ。

本研究では、Au/Co二元ナノ粒子の気相合成が大気圧電気火花放電プラズマ中で実証された。我々は、この技術を追加の熱処理なしで実行すると、本質的に、アモルファス CoOx マトリックスに埋め込まれた、金が豊富な結晶性 Au/Co 粒子が生成されることを示しました。 Au/Coバイナリの形態は、多結晶Au/Co粒子の形成を促進する、生成されたナノエアロゾルの熱処理によって効果的に変化できることが示された。このアプローチは、ほぼ球形の金とコバルトが豊富な単位からなる Au/Co/CoO「ナノスノーマン」構造の生成を実証するために使用されました。ナノ粒子の平均元素組成は、放電回路の全抵抗を変化させることによって達成されるスパーク電流波形の操作によって連続的に調整可能であり、その結果、[Co]/([Co] + [Au] が変化します。 ) 含有量は 24 ～ 64 at.%。実験的に決定された組成は、Au と Co にそれぞれ 60 V と 28 V の陰極降下電圧を使用した場合、半経験的なスパーク混合モデルの結果と一致します。適用された火花ベースの技術は工業レベルまで拡張可能であることが実証されたため、我々の発見は、Au/Coナノ触媒の効率的かつ持続可能な合成と、エネルギー貯蔵分野および水素ベースの燃料電池におけるその応用に貢献する可能性がある。特に。

現在の研究中に使用および/または分析されたデータセットは、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。

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これらの結果につながる研究は、GINOP-2.3.2-15-2016-00036 (「生命科学および材料科学におけるマルチモーダル光学ナノスコピー法の開発と応用」) および TUDFO/47138-1/2019- から資金提供を受けています。 ITM および TKP2021-NVA-19 プロジェクト。 LPヴィリー。は、国家研究開発イノベーション基金の資金源による、イノベーション技術省の新しいナショナルエクセレンスプログラム ÚNKP-20-3 の支援に感謝しています。 A. コフート氏はまた、PD_21 OTKA 資金計画 (PD 139077 プロジェクト) に基づいて国家研究開発イノベーション基金から提供された資金について、ハンガリーのイノベーション技術省に感謝しています。 Center for Energy Research の共著者は、OTKA NN112156 プロジェクトを通じてハンガリー国立研究開発イノベーション局に謝意を表しています。著者らはまた、Themis HREM-STEM 顕微鏡に資金を提供した欧州構造投資基金の VEKOP-2.3.3-15-2016-00002 および VEKOP-2.3.2-16-2016-00011 プロジェクトを認めています。

セゲド大学が提供するオープンアクセス資金。

セゲド大学、ドム広場の光学および量子エレクトロニクス学部 9、6720、セゲド、ハンガリー

ラホス・ペテル・ヴィリー、アッティラ・コフート、ジョルト・ゲレトフスキー

セゲド大学、Dugonics Sq.、学際的エクセレンスセンター、材料科学部 13、6720、セゲド、ハンガリー

アッティラ・コフート、アルバート・ケリ、ガボール・ガルバクス、ゾルト・ゲレトフスキー

セゲド大学無機分析化学部、ドム広場 7、6720、セゲド、ハンガリー

アルバート・ケリ、アダム・ベルテキ、ガボール・ガルバクス

エネルギー研究センター、Konkoly-Thege St. 29-33、1121、ブダペスト、ハンガリー

ジェルジ・ラドノツィ, ゾルト・フォガラッシ & ジェルジ・ゾルタン・ラドノツィ

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LPV、AK、Zs.G. 原稿のテキストを書きました。LPV、AK が原稿のすべての図を準備しました。AK、Á.B。 GG は生成された Au/Co ナノ粒子の平均元素組成を ICP-MS 法で測定および処理しました。Gy.R.、Zs.F.、Gy.ZR は生成されたナノ粒子の透過型電子顕微鏡測定を実行および処理しました。

ガボール・ガルバクスまたはゾルト・ゲレトフスキーへの通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

シュプリンガーネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

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転載と許可

Villy, LP、Kohut, A.、Kéri, A. 他特性を調整可能な Au/Co 二元ナノ粒子の連続スパークプラズマ合成。 Sci Rep 12、18560 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41598-022-22928-0

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受信日: 2022 年 8 月 30 日

受理日: 2022 年 10 月 20 日

公開日: 2022 年 11 月 3 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-22928-0

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特性を調整可能なAu/Co二元ナノ粒子の連続スパークプラズマ合成