LS&A: Разработан метод синтеза наночастиц высокоэнтропийных сплавов

Быстрое создание наночастиц высокоэнтропийных сплавов, HEA NPs, — это перспективное направление для разработки новых материалов. Но существующие методы их получения требуют сложных условий: высокого давления, высокой температуры, специальной атмосферы и особых подложек. Это ограничивает их применение на практике.

Учёные под руководством профессора Чжу Лю из Исследовательского центра лазерного экстремального производства Института технологии и инженерии материалов Нинбо Китайской академии наук разработали метод синтеза графеновых наночастиц CrMnFeCoNi. Они синтезируются на 3D-пористой углеродной подложке с использованием лазера.

Лазерный твердофазный синтез — это метод, при котором металлические порошки облучают лазером. В результате получаются наночастицы HEA. Этот метод отличается от лазерной абляции в жидкости тем, что использует твёрдые вещества.

Команда подводит итоги работы:

1. Наночастицы CrMnFeCoNi HEA покрываются несколькими слоями графена, образуя оболочку.
2. Этот процесс занимает менее 1 мс и включает адсорбцию смешанных металлических прекурсоров, термическое разложение и восстановление электронами от лазерно-индуцированной термоионной эмиссии.
3. Метод универсален: с его помощью можно синтезировать разные материалы, включая оксид CrMnFeCoNi, сульфидные и фосфидные наночастицы.
4. Оболочки из графена, созданные с помощью лазера и содержащие CrMnFeCoNi NPs на углеродной основе, отлично ускоряют выделение кислорода. Они стабильны в щелочной среде в течение 428 часов и превосходят коммерческий катализатор RuO₂ и другие аналогичные катализаторы.

Производительность катализатора — около 30 г/ч при мощности лазера 35 Вт. Этот показатель можно увеличить.

Мы предлагаем простую, универсальную и легко настраиваемую стратегию синтеза наночастиц HEA без фазового разделения. Они состоят из несмешивающихся элементов, инкапсулированы в графеновую оболочку и загружены на углеродную основу. Такие наночастицы можно использовать как 3D-интегрированные электроды без связующего вещества.

Наш метод экономически целесообразен и технически жизнеспособен для синтеза наночастиц с нужным составом. Эту методику также можно применять для быстрого высокопроизводительного скрининга и открытия HEA-материалов. Это полезно для развития катализа и других приложений.

Результаты опубликованы в журнале Light: Science & Applications.

18.10.2024