نانو ذره پلاتین

خواص

خواص شیمیایی و فیزیکی نانوذرات پلاتین (NP) آنها را برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای تحقیقاتی قابل استفاده می‌کند. آزمایش‌های گسترده‌ای برای ایجاد گونه‌های جدید نانوذرات پلاتین و بررسی خواص آنها انجام شده‌است. کاربردهای پلاتین NP شامل الکترونیک، اپتیک، کاتالیزورها و تثبیت آنزیم است.

خواص کاتالیزوری

نانوذرات پلاتین به عنوان کاتالیزور برای سلول سوختی غشای تبادل پروتون (PEMFC), برای سنتز صنعتی اسید نیتریک، کاهش گازهای خروجی از وسایل نقلیه و به عنوان عوامل هسته‌زای کاتالیزوری برای سنتز NPs مغناطیسی استفاده می‌شوند. نانوذرات می‌توانند به عنوان کاتالیزور در محلول کلوئیدی همگن یا به عنوان کاتالیزور فاز گاز عمل کنند در حالی که روی مواد حالت جامد پشتیبانی می‌شوند. واکنش کاتالیزوری NP به شکل، اندازه و مورفولوژی ذره بستگی دارد.

یکی از انواع نانوذرات پلاتین که روی آن تحقیق شده‌است، نانوذرات پلاتین کلوئیدی هستند. کلوئیدهای تک فلزی و دو فلزی به عنوان کاتالیزور در طیف گسترده‌ای از شیمی آلی، از جمله اکسیداسیون مونوکسید کربن در محلول‌های آبی، هیدروژنه کردن آلکن‌ها در محلول‌های آلی یا دوفازی و هیدروسیلیلاسیون الفین‌ها در محلول‌های آلی استفاده شده‌اند. نانوذرات پلاتین کلوئیدی محافظت شده توسط پلی (N-isopropylacrylamide) سنتز شدند و خواص کاتالیزوری آنها اندازه‌گیری شد. مشخص شد که آنها در محلول فعال تر و در هنگام جدا شدن فاز غیرفعال هستند زیرا حلالیت آن با دما نسبت معکوس دارد.

خواص نوری

نانوذرات پلاتین خواص نوری شگفت‌انگیزی از خود نشان می‌دهند. به عنوان یک فلز الکترون آزاد NP مانند نقره و طلا، پاسخ نوری خطی آن عمدتاً توسط تشدید پلاسمون سطحی کنترل می‌شود. تشدید پلاسمون سطحی زمانی اتفاق می‌افتد که الکترون‌های سطح فلز در معرض میدان الکترومغناطیسی قرار می‌گیرند که نیرویی بر الکترون‌ها وارد می‌کند و باعث می‌شود که آنها از موقعیت اصلی خود جابجا شوند. سپس هسته‌ها نیروی بازگرداننده‌ای اعمال می‌کنند که منجر به نوسان الکترون‌ها می‌شود، که وقتی فرکانس نوسانات در رزونانس با موج الکترومغناطیسی فرودی باشد، قدرت آن افزایش می‌یابد.

SPR نانوذرات پلاتین در محدوده فرابنفش (۲۱۵ نانومتر) یافت می‌شود، برخلاف سایر نانوذرات فلز نجیب که SPR را در محدوده مرئی نمایش می‌دهند. با این حال، یک استثنا وجود دارد. نانوذرات پلاتین سنتز شده از طریق احیای سیترات، پیک تشدید پلاسمون سطحی در حدود ۲۱۵ نانومتر ندارند. از طریق آزمایش، پیک رزونانس تنها تغییرات جزئی با تغییر اندازه و روش مصنوعی (در عین حفظ همان شکل) نشان داد، به استثنای نانوذراتی که با احیای سیترات سنتز شده‌اند، که در این منطقه پیک SPR را نشان ندادند.

ژانگ و همکاران از طریق کنترل درصد ترکیب نانوذرات پلاتین ۲–۵ نانومتری بر روی SiO2. مدل‌سازی قله‌های جذب متمایز منتسب به پلاتین در محدوده مرئی، متمایز از جذب SPR معمولی. این تحقیق این ویژگی‌های جذب را به تولید و انتقال الکترون‌های داغ از نانوذرات پلاتین به مواد نیمه رسانا نسبت داد.افزودن نانوذرات پلاتین کوچک بر روی نیمه هادی‌هایی مانند TiO2، فعالیت اکسیداسیون فوتوکاتالیستی را تحت تابش نور مرئی افزایش می‌دهد.این مفاهیم نقش احتمالی نانوذرات پلاتین را در توسعه تبدیل انرژی خورشیدی با استفاده از نانوذرات فلزی نشان می‌دهد. با تغییر اندازه، شکل و محیط نانوذرات فلزی، می‌توان از خواص نوری آنها برای کاربردهای الکترونیکی، کاتالیزوری، حسگری و فتوولتائیک استفاده کرد.

کاربرد نانو ذرات پلاتین

کاربرد پیل سوختی

پیل‌های سوختی هیدروژنی

در میان فلزات گرانبها، پلاتین فعال‌ترین نسبت به واکنش اکسیداسیون هیدروژن است که در آند سلول‌های سوختی هیدروژنی رخ می‌دهد. برای برآورده کردن کاهش هزینه به این بزرگی، بارگذاری کاتالیست پلاتین باید کاهش یابد. دو استراتژی برای کاهش بارگذاری پلاتین مورد بررسی قرار گرفته‌است: نانومواد آلیاژی مبتنی بر پلاتین دوتایی و سه تایی و پراکندگی نانومواد مبتنی بر پلاتین بر روی بسترهای سطح بالا.

پیل‌های سوختی متانول

واکنش اکسیداسیون متانول در آند در سلول‌های سوختی مستقیم متانول (DMFCs) رخ می‌دهد. پلاتین امیدوارکننده‌ترین نامزد در میان فلزات خالص برای کاربرد در DMFCها است. پلاتین بالاترین فعالیت را نسبت به جذب تجزیه ای متانول دارد. با این حال، سطوح پلاتین خالص توسط مونوکسید کربن، محصول جانبی اکسیداسیون متانول مسموم می‌شوند. محققان بر روی پراکندگی کاتالیزورهای نانوساختار بر روی مواد پشتیبان سطح بالا و توسعه نانومواد مبتنی بر پلاتین با فعالیت الکتروکاتالیستی بالا به سمت MOR برای غلبه بر اثر مسمومیت CO تمرکز کرده‌اند.

اکسیداسیون الکتروشیمیایی اسید فرمیک

اسید فرمیک یکی دیگر از سوخت‌های جذاب برای استفاده در پیل‌های سوختی مبتنی بر PEM است. مسیر کم‌آبی مونوکسید کربن جذب شده تولید می‌کند. تعدادی از الکتروکاتالیست‌های نانومواد مبتنی بر پلاتین دوتایی برای افزایش فعالیت الکتروکاتالیستی در جهت اکسیداسیون اسید فرمیک مورد بررسی قرار گرفته‌اند.

اصلاح رسانایی مواد اکسید روی

از نانوذرات پلاتین می‌توان برای دوپ کردن مواد اکسید روی (ZnO) برای بهبود رسانایی آنها استفاده کرد. ZnO دارای چندین ویژگی است که به آن اجازه می‌دهد در چندین دستگاه جدید مانند توسعه مجموعه‌های ساطع کننده نور و سلول‌های خورشیدی استفاده شود. با این حال، از آنجایی که ZnO رسانایی کمی نسبت به اکسید قلع فلز و ایندیم (ITO) دارد، می‌توان آن را با نانوذرات فلزی مانند پلاتین دوپ کرد و هیبرید کرد تا رسانایی آن را بهبود بخشد. روشی برای انجام این کار، سنتز نانوذرات اکسید روی با استفاده از احیای متانول و ترکیب ۰٫۲۵ در درصد نانوذرات پلاتین است. این ویژگی‌های الکتریکی فیلم‌های ZnO را افزایش می‌دهد و در عین حال قابلیت عبور آن را برای کاربرد در اکسیدهای رسانای شفاف حفظ می‌کند.

کاربردهای تشخیص گلوکز

حسگرهای آنزیمی گلوکز دارای اشکالاتی هستند که از ماهیت آنزیم نشات می‌گیرد. حسگرهای غیر آنزیمی گلوکز با الکتروکاتالیست‌های مبتنی بر پلاتین دارای چندین مزیت از جمله پایداری بالا و سهولت ساخت هستند. بسیاری از نانومواد جدید مبتنی بر پلاتین و پلاتین دوتایی برای غلبه بر چالش‌های اکسیداسیون گلوکز بر روی سطوح پلاتین، مانند گزینش پذیری کم، حساسیت ضعیف و مسمومیت ناشی از گونه‌های مداخله‌گر ایجاد شده‌اند.

برنامه‌های کاربردی دیگر

کاتالیزورهای پلاتین جایگزین مبدل‌های کاتالیزوری خودرو، حسگرهای گاز مونوکسید کربن، پالایش نفت، تولید هیدروژن و داروهای ضد سرطان هستند. این کاربردها از نانومواد پلاتین به دلیل توانایی کاتالیزوری آنها برای اکسید کردن CO و NOx، هیدروکربن‌زدایی، و الکترولیز آب و توانایی آنها در مهار تقسیم سلول‌های زنده استفاده می‌کنند.

خرید نانو ذره پلاتین

برای خرید نانو ذرات پلاتین، با شماره های زیر تماس بگیرید.