Kleinwinkel-Röntgenstreuanalysen von Pt-Nanopartikeln auf einem Kohlenstoffträgermaterial

Poröse Kohlenstoffmaterialien, beschickt mit Edelmetallen wie Pt, Pd, Au und Ru, sind in der Brennstoffzellen-Industrie weit verbreitet. Hauptsächlich zwei strukturelle Parameter bestimmen die Eigenschaften der porösen Kohlenstoffmaterialien in den jeweiligen Produkten: die geordnete Porenstruktur des Kohlenstoffträgers und die Größenverteilung des Metallclusters.

Die Kleinwinkelröntgenstreuung (SAXS) ist eine leistungsstarke Technik zur Analyse der geordneten Struktur von porösen Nanomaterialien mitsamt deren Partikelgrößenverteilung. Ein Röntgenbeugungsprofil, aufgenommen in der Region flacher Streuwinkel, enthält Informationen bezüglich der nanoskaligen Struktur der Probe. Das Profil kann auf Modellbasis simuliert und das Modell kann anschließlich mittels Kurvenanpassungsanalyse nachbearbeitet werden.

Abbildung 1 zeigt ein SAXS-Profil eines porösen Kohlenstoffmaterials, beschickt mit Pt. Die Daten wurden mittels des Ultima IV Mehrzweckdiffraktometersystems von Rigaku gesammelt, das für SAXS-Messungen konfiguriert wurde.

SAXS profile of porous carbon loaded with Pt
Abbildung 1

Abbildung 2 zeigt die Ergebnisse der Kurvenanpassungsanalyse. Unter der Voraussetzung, dass die Poren keiner definierten Anordnung entsprechen und dass es zwei Partikel-/Porengrößenverteilungen gibt, können die beobachteten SAXS-Profile in guter Reproduzierbarkeit erhalten werden. Die durchschnittlichen Größen betragen 2.8 und 35 nm. 2.8 nm entspricht fast der erwarteten Pt-Partikelgröße und 35 nm entspricht nahezu der erwarteten Porengröße der Kohlenstoffmatrix. Die Größenverteilung der Pt-Partikel und die Poren im Kohlenstoff betragen 30%, bzw. 50%.

SAXS profile of porous carbon loaded with Pt
Abbildung 2



Das Ultima IV repräsentiert das modernste Vielzweck-Röntgendiffraktometersystem (XRD) auf dem Markt. Mittels Rigakus patentierter Technologie der Cross Beam Optik (Querstrahloptik, CBO) für permanent befestigte, stets ausgerichtete und frei wählbare parallel/fokussierende Geometrien, kann das Ultima IV Röntgendiffraktometer vielfältige Messungen verrichten....und das besonders schnell. Read more...