Der Einfluss von Temperatur- und atmosphärischer Effekte auf die Aggregationseigenschaften von Platin-Nanopartikeln

Metallische Nanopartikel, lediglich wenige zehn Nanometer in Größe, haben unterschiedliche Eigenschaften als deren Rohmetalle und werden deswegen in zahlreichen Anwendungsfeldern genutzt. Bei einer Größe von 20 nm oder weniger zeigen die Nanopartikel jedoch ein zunehmendes Aggregationsverhalten, da die Oberflächenenergie mit abnehmender Größe ebenfalls zunimmt. Deswegen werden Methoden entwickelt, die das Aggregationsverhalten entweder unterdrücken oder geringfügig fördern können.

Platin-Nanopartikel besitzen eine hohe katalytische Aktivität mit breit gefächerten Anwendungsbereichen. Jedoch ist es ausgesprochen schwierig, die katalytische Aktivität aufrechtzuerhalten, ohne Aggregation oder Oberflächenschäden zu verursachen. Mittels simultaner Messungen der Röntgenbeugung ('X-ray diffraction', XRD) und Differenzkalorimetrie ('differential scanning calorimetry', DSC) ist die Bestimmung der Temperatureffekte und der atmosphärischen Bedingungen auf das Aggregationsverhalten der Nanopartikel bequem ausführbar.

Ein Platinkatalysator, welcher in Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzellen (40%, auf Kohlenstoff, Partikelgröße: 2 nm) Anwendung findet, wurde mittels Ultima IV Mehrzweckdiffraktometersystem von Rigaku vermessen. Simultane XRD-DSC-Messungen wurden ausgeführt, mit steigender Temperatur in unterschiedlichen Atmosphären.

Die Abbildung unten zeigt die Analyseergebnisse, die in trockenem Stickstoff erhalten wurden. Zwischen 250°C und 290°C kann ein exothermer Peak in der DSC-Tabelle beobachtet werden, mit einem zunehmend ausgeprägten Peak für Platin (111). Dies ist ein Indiz dafür, dass das Aggregationsverhalten zunimmt und die Kristallitgröße auf 5 nm anwächst.

results obtained in dry nitrogen
In trockenem Stickstoff

Die Abbildung unten zeigt die Analyseergebnisse, die in 3% H2/He erhalten wurden. Exotherme Veränderungen und Aggregation der Nanopartikel treten in unmittelbarer Umgebung zu 0°C auf.

results obtained in dry nitrogen
In 3% H2/He



UltimaDas 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 about Rigaku's Ultima IV...