Новости химической науки > Получение каталитически активных слоев платины упрощается

Новая методика, разработанная исследователями из США, позволяет значительно упростить нанесение на подложку каталитически активных платиновых пленок атомной толщины. Новая методика позволяет получать платиновые пленки, качество которых сравнимо с качеством платиновых пленок, полученных с помощью послойного осаждения атомов из газовой фазы, однако она более проста в реализации.

Платиновые пленки используются в качестве катализаторов в таких устройствах, как топливные ячейки, а также в микроэлектронике и ряде других областей. Руководитель проекта, Томас Моффат (Thomas Moffat) из Национального Института Стандартов и Технологии США поясняет, что увеличение стоимости платины и интересные свойства сверхтонких пленок обуславливают стремление исследователей разработать методы получения настолько тонких пленок, насколько это возможно.

Новая методика позволяет осуществлять послойное нанесение платиновых пленок атомной толщины на подложку из золота. (Рисунок из Science, 2012, 338, 1327 DOI: 10.1126/science.1228925)

Моффат подчеркивает, что в настоящее время платиновые пленки атомной толщины могут быть получены с помощью послойного осаждения атомов из газовой фазы или молекулярно-лучевой эпитаксии, однако для этих методик требуются дорогие вакуумные камеры, формирование каждого из слоев происходит медленно. Новый способ, разработанный в группе Моффата, позволяет с помощью достаточно простой химии получать монослой платины за секунду, поэтому с точки зрения технологии новая методика представляет собой гораздо более привлекательную перспективу для технологии.

Чтобы нанести тонкий и ровный слой платины на поверхность исследователи решили оттолкнуться от традиционных методов электроосаждения, которые являются весьма медленными – подложка помещается в раствор, содержащий соль платины, к которому прилагается незначительный электрический потенциал. В ходе этого процесса происходит восстановления комплекса платины, и атомы металла постепенно осаждаются на поверхности. Однако при этом платина предпочитает осаждаться уже на осажденной платине, а не на подложке золота, в результате чего на подложке из золота могут образоваться островки из толстых слоев платины, а не моноатомная пленка.

В рамках исследований исследователи из группы Моффата решили увеличить напряжение. Исследователь отмечает, что они подошли к пороговому значению напряжения, после которого может начаться выделение молекулярного водорода из раствора. Такое изменение условий электровосстановления позволило получить одноатомную платиновую пленку, покрытую слоем атомов водорода. Кратковременная подача положительного потенциала позволяет окислить атомы водорода и очистить поверхность платины для осаждения нового слоя.

По словам Джей Свитцера (Jay Switzer) из Университета Науки и Технологии Миссури, новый метод является значительным достижением – модифицированный подход к электроосаждению позволяет получить один или несколько слоев за небольшой промежуток времени. Он добавляет, что результаты исследования могут оказаться полезными для специалистов в области каталитических материалов – каталитические свойства таких материалов могут в значительной степени зависеть от толщины пленок.

Источник: Science, 2012, 338, 1327 DOI: 10.1126/science.1228925

метки статьи: #кинетика и катализ, #нанотехнологии, #неорганическая химия, #химия поверхности, #электрохимия