С появлением материалов атомной толщины, таких как графен, 2D-материалы наиболее востребованы для использования в гибких электронных устройствах, в качестве электродов для конденсаторов и ультратонких батарей и как высокоэффективные катализаторы. В отличие от графена и других слоистых материалов трудно произвести ультратонкие металлические нанолисты, поскольку рост одного слоя не является превалирующим из-за плотной упаковки структуры. Используя технику удержания монооксида углерода, китайским исследователям удалось изготовить ультратонкие металлические родиевые нанолисты с толщиной менее нанометра.

Способ аналогичен использованному группой исследователей ранее для изготовления нанолистов палладия. Во-первых, ацетат родия (II) и добавку - поли(винилпирролидон) растворяли в N, N-диметилформамиде, насыщали СО для заданного давления, затем нагревали до 150 °С. Смесь выдерживали при этой температуре несколько часов, в течение которых образовывались нанолисты Rh. На ранних стадиях роста, когда смесь только достигала 150 °С, формировались несколько карбонильных Rh кластеров, 1-2 нм в диаметре. Потом эти кластеры слипались в Rh-нанолисты, уменьшая поверхностную энергию.

Различные стадии роста нанолистов родия:

а) достижение температуры 150 °С;

б) выдержка при 150 °С в течение 30 мин;

в) выдержка при 150 °С в течение часа;

г) выдержка при 150 °С в течение 3 часов.

Морфология полученных нанолистов - это параллелограммы одинакового размера. Отдельные нанолисты имеют среднюю толщину 0,9 нм, но было обнаружено, что, как правило, слипаются 2-5 нанолистов с шагом приблизительно 0,5 нм между отдельными листами.

Нанолисты родия.

СО ограничивает рост нанолистов в плоскости (111) и предотвращает образование 3D Rh-структуры. Изменение давления газа СО приводит к различным размерам нанолистов. Давление 0,5; 1; 1,5; 2 атм даёт параллелограммы с длинными сторонами 500, 800, 1000 и 1300 нм; отношение коротких к длинным ребрам одинаковое при всех значениях давления.

Добавка поли(винилпирролидон) действует как поверхностно-активное вещество и в процессе синтеза предотвращает перекрывание нанолистов.

Эта технология выращивания металлических нанолистов должна быть также применима не только для родия и палладия, но и для других металлов.

Источник: Single-Crystalline Rhodium Nanosheets with Atomic Thickness. Li Zhao, Chaofa Xu, Haifeng Su, Jinghong Liang, Shuichao Lin, Lin Gu, Xingli Wang, Mei Chen and Nanfeng Zheng // Advanced Science. Volume 2, Issue 6, June 2015

 

Энергетика и промышленность России - информационный портал           Научный журнал “Видеонаука          Наука и технологии России − STRF.ru

Другие партнёры сайта