JoVE Logo
Yazarlar
Bize Ulaşın

Oturum Aç

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Bu Makalede

  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Özet

TiO2 ince filmlerine, özellikle proton redüksiyonu ve su oksidasyonu olmak üzere, gerilimin elektrokataliz üzerindeki etkilerini incelemek için dinamik, çekme gerilimi uygulanır. TiO2 filmleri, sözde elastik NiTi alaşımının (Nitinol) ısıl işlem ile hazırlanmaktadır.

Özet

Malzeme yapısının/işlevinin gerilme yoluyla doğrudan değiştirilmesi, malzemelerin yeni özelliklerinin ortaya çıkmasına olanak sağlayan büyüyen bir araştırma alanıdır. Malzeme yapısı, malzemelere dayatılan harici bir kuvvetin kontrol edilmesi ve gerilme-gerinim tepkilerini nakışla (yani dinamik gerinimintimaifi) elde edilebilir. Elektroaktif ince filmler genellikle mekanik yüklemenin (yani sıkıştırma veya gerilimin) empoze edilen gerilme yoluyla film yapısını ve işlevini etkileyebileceği şekil veya hacim liekat elastik yüzeylere birikir. Burada, psödo-elastik nikel-titanyum alaşımının (Nitinol) Termal tedavisi ile hazırlanan n-tipi doped titanyum dioksit (TiO2)filmlerini gerilme yöntemlerini özetliyoruz. Açıklanan yöntemlerin temel amacı, suş metal oksitin elektrokatalitik aktivitelerini, özellikle hidrojen evrimini ve oksijen evrimreaksiyonlarını nasıl etkilediğini incelemektir. Aynı sistem, zorlanmanın etkisini daha geniş bir şekilde incelemek için uyarlanabilir. Gerinim mühendisliği, bir malzeme fonksiyonunun optimizasyonu ve harici gerilim kontrolü altında ayarlanabilir, çok fonksiyonlu (foto) elektrokatalitik malzemelerin tasarımı için de uygulanabilir.

Giriş

Suşu getirerek katalitik malzemelerin yüzey reaktivitesini değiştirme yeteneği yaygın olarak kabul edilmiştir1,2,3. Kristal malzemelerdeki gerinimin etkileri ya malzeme mimarisini(statik gerinim)ayarlayarak ya da değişken bir dış kuvvet(dinamik gerinim)uygulanarak ortaya çıkabilir. Kristal malzemelerde, statik suşu doping ile tanıtılabilir4, de-alaşımlı5,6, annealing7, uyumsuz kristal kafes üzerinde epitaksial büyüme2 veya boyut hapsi2,3. Polikristalin malzemelerde, kristal eşleştirme8nedeniyle tane sınırları içinde gerilme oluşabilir. Malzeme mimarileri ile statik gerinim in en uygun derecesini belirlemek, zaman alıcı ve pahalı olabilecek her ayrı gerinim düzeyi için yeni bir örnek tasarlamayı gerektirir. Ayrıca, statik suşu tanıtmak genellikle kimyasal veya ligand etkileri tanıttı9,10, zor gerinim katkısı izole etmek için yapım. Harici bir kuvvet tarafından hassas bir şekilde kontrol edilen dinamik bir gerilme uygulamak, başka etkiler yaratmadan gerinim alanı üzerinde dinamik bir aralık keşfetmek için bir malzemenin yapısı/işlevi ilişkisinin sistematik olarak atolmasına olanak tanır.

Elektrokataliz üzerinde dinamik zorlanma etkilerini incelemek için, metaller veya metal oksitler organik polimerler11,12 ,13,,,14,15 veya alaşımlar16,17gibi elastik şekil veya hacim tasp, yatırılır.13 Mekanik, termal veya elektriksel yükleme uygulamaları, elastik bir substratın bükülmesi, sıkıştırılması, uzaması veya genişlemesi ile sonuçlanır ve biriken katalitik malzemeüzerinde gerilim-gerinim tepkisi ne kadar da etkili olabilir. Şimdiye kadar, dinamik gerinim yoluyla katalizör mühendisliği çeşitli metalik ve yarı iletken malzemelerin elektrokatalitik faaliyetlerini ayarlamak için kullanılmıştır. Örnekler i) MoS2hidrojen evrim reaksiyonu (HER) dahil , Au, Pt, Ni, Cu, WC11,12,13,14, ii) Oksijen evrim reaksiyonu (OER) NiOx16, nikel-demir alaşımları18 ve iii) oksijen azaltma reaksiyonu (ORR) Pt, Pd12,15,19,20. Bu raporların çoğunda polimetil metakrilat (PMMA) gibi organik polimerler elastik substrat olarak kullanılmıştır. Daha önce paslanmaz çelik16 ve süperelastik /şekil-bellek NiTi alaşımı (Nitinol17,21) gibi elastik metalik yüzeylerin gerinim çalışmaları için uygulanmasını gösterdik. Nitinol da ORR19 ve enerji depolama için pil katot malzemelerin birikimi için platin filmlerin birikimi için elastik bir substrat olarak kullanılmıştır22,23. Şekil hafızası ve psödoelastik özellikleri nedeniyle, NiTi alaşımları sırasıyla orta ısı19 veya mekanik suşu17uygulanarak deforme edilebilir. Organik elastik yüzeylerin aksine, metalik yüzeyler genellikle yapışma organizatörleri birikimini gerektirmez, son derece iletkendir ve kolayca işlevselhale getirilebilir. Nitinol paslanmaz çelik (SS) için daha elastik bir alternatif olarak kullanılır. SS%0.2'ye kadar geri döndürülebilirken, nitinol %7'ye kadar geri döndürülebilir. Nitinol büyük elastik deformasyonlar24,,25sağlar bir sansarsitik katı hal kristal dönüşümü için eşsiz özellikleri borçludur. Her iki malzeme de ticari olarak farklı geometrilerde (örneğin, folyolar, teller ve yaylar) mevcuttur. Elastik yaylar halinde şekillendirildiğinde, metalik yüzeyler, pahalı enstrümantasyona gerek kalmadan dinamik gerilimin elektrokataliz üzerindeki etkilerini incelemek için kullanılabilir16; ancak, gerilim-gerinim tepkisini tanımlamak diğer geometrilere göre daha zordur.

Geçiş metal katalizörler ile önceki deneysel çalışmalarda, gerginlik altında katalitik yüzeylerin faaliyetlerinde değişiklikler d orbitalleri halk dilinde d-band teorisi26olarak bilinen enerjideğişiklikleri atfedilmiştir. Buna karşılık, metal oksitler üzerinde zorlanma etkileri önemli ölçüde daha karmaşıktır, bu bandgap etkileyebilir gibi, taşıyıcı hareketlilik, difüzyon ve kusurları dağılımı ve hatta doğrudan / dolaylı geçişler21,27,28,29,30,31. Burada n-tipi doped TiO2 ince filmlerin hazırlanması ve karakterizasyonu için ayrıntılı protokoller ve bu filmlerin tunable, çekme gerilimi altında elektrokatalitik aktivitelerini incelemek için protokoller salıyoruz. Eşdeğer sistem dinamik gerinim bir fonksiyonu olarak farklı malzemelerin elektrokatalitik faaliyetleri çalışma için uygulanabilir.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protokol

1. NiTi/TiO2 elektrotlarının hazırlanması

  1. NiTi substratlarının kimyasal ve mekanik parlatma
    1. Süperelastik NiTi folyoyu (0,05 mm kalınlığında) 1 cm x 5 cm şeritler halinde kesin.
    2. 320-, 600 ve 1200-grit zımpara kullanarak Lehçe örnek ve sonra ultrasaf su (18,2 MΩ) ile durulayın.
    3. 1 μm elmas, 0,25 μm elmas ve 0,05 m alümina cilası ile lehçe örnek.
    4. Parlatıldıktan sonra, ultrasaf su (18,2 MΩ), izopropanol, etanol, ultrasaf su (18,2 MΩ) ve daha sonra azot altında kuru (kullanılan organik çözücüler reaktif sınıf) sıralı banyolarda 5 dakika sonicate.
      DİkKAT: Organik çözücüler yanıcıdır, cildi ve gözleri tahriş edebilir, yutulduysa zehirlidir. İyi havalandırılan alanlarda dikkatli kullanın.
      NOT: Folyolar hafifçe tedavi edilmelidir. Tekrarlanan bükme veya büküm nano-mikro ölçekli çatlaklar neden olabilir, hangi elektrokatalitik faaliyetleri üzerinde gerinim etkilerini azaltarak elastik özelliklerini etkileyecektir.
  2. TiO2 filmlerinin hazırlanması
    1. NiTi folyoları aerobik koşullarda 500 °C'lik bir fırına yerleştirerek oksitler (Şekil 1).
    2. 50 nm kalınlığında rutil TiO2 filmlerinin hazırlanması için NiTi folyoları 500 °C'de 30 dk ısıtın. Daha uzun ısıtma kalın TiO2 filmleri neden olacaktır. Isıtma, yüzey renginde griden maviye/mor renge doğru bir değişikliğe neden olur(Şekil 2).
  3. NiTi/TiO2'ye çekme gerilimi uygulama
    1. Mekanik bir testleyicide(Malzeme Tablosu)hafifçe kelepçe folyo (1 cm x 5 cm şerit) ve her iki ucunda 1 cm folyo açığa çıkmaktadır.
    2. NiTi/TiO2 numunelerini 2 mm/dk'lık bir hızla süzün. Zorlanmayı istenilen seviyede tutun (%0-3).
      NOT: Mevcut 3 cm NiTi/TiO2'nin 0,0'dan 2,1 mm'ye uzatılması, basit denklem gerilimi=(l-l0)/l0 , l0'ın başlangıç ve l gerilme gerilimine maruz kalan folyo son uzunluğu ile hesaplanabilen 0'dan %7'ye kadar gerilme olarak kabul edilir. Tipik gerilme-gerinim eğrisi Şekil 3'tegösterilmiştir.
  4. Elektrokimyasal ölçümlere başlamak için folyoyu 5 N'ye kadar önceden gerin (%0 gerinim olarak alınarak).
    NOT: Folyo hafif ön germe daha tekrarlanabilir sonuçlara yol açar.

2. Gerilme altında elektrokimyasal ölçümlerin yapılması

  1. Çalışan elektrot üzerinde çekme gerilimi uygulama
    1. Uygulamalı gerinim altında elektrokimyasal deneyler yapmak için, Özel yapım elektrokimyasal hücreyi(Şekil 4 ve Şekil 5)NiTi/TiO2 folyoetrafında gevşek bir şekilde monte edin. NiTi/TiO2 folyomerkezinin hücrenin ortasına dikkatlice yerleştirilerek açığa çıktığından emin olun(Şekil 5).
    2. Elektrokimyasal ölçümler için çözelti geçirmez bir hücre oluşturmak için hücreyi numunenin üzerine hafifçe sıkın.
    3. Bir elektrolit ile doldurun ve azot ile yavaşça çözelti temizlemek.
    4. Gerginliği belirli seviyelere yükseltin, genellikle %0-3'lük artışlarla % 0-3 oranında ve her ayrık gerinim değeri için elektrokimyasal deneyler gerçekleştirin.
    5. Her gerinim ayarından önce, niti/TiO2 folyo çevresindeki elektrokimyasal hücreyi gevşetin, böylece numune serbestçe hareket edebilir. Daha sonra hücreyi numunenin üzerine hafifçe sıkılaştırarak yeniden hizalayın ve bir sonraki elektrokimyasal ölçümler için elektroliti yeniden doldurun.
      NOT: NiTi/TiO2 folyoçevresindeki hücrenin sıkılaştırılması ve sıkışması, deneyler yoluyla sürekli sıkılmış bir hücreyle çalışmaktan daha zahmetli ve zaman alıcıdır. Bununla birlikte, bu yaklaşım NiTi/TiO2 folyolarının olası buruşma olasılığını en aza indirir ve bu da en çok tekrarlanabilir sonuçlara ve gerilmeye yol açan en yüksek etkiye yol açabilenir.
  2. Gerilen çalışan elektrotun elektrokimyasal karakterizasyonu
    1. İlk deney olarak döngüsel voltammetri (CV) veya lineer süpürme voltammetrisi (LSV) ölçümleri yapın(Şekil 6A). Daha fazla karakterizasyon empedans içerebilir, elektroliz, kronoforrometri, vb.
    2. Ayrık, artan gerinim seviyelerine maruz kalan örneklerle (örneğin, %0,5'lik artışlarda %0'dan %3'e kadar) elektrokimyasal ölçümler toplayın ve bunu uygulanan gerinimin kademeli olarak azalması (örneğin, %0,5'lik artışlarda %3'ten %0'a) kadar.
    3. Birden fazla deneysel döngü için veri toplama (%0 → %3%→0%) sistem mekanik stabilite ve veri tekrarlanabilirliğini test etmek için.
    4. Alternatif olarak, folyoyu uzun süreler boyunca (örn. saatler veya günler) ayrı bir gerginlik miktarında zorlayın ve periyodik olarak (örn. voltammetri) veya sürekli (örneğin elektroliz) elektrokimyasal deneyler gerçekleştirin.
  3. HER deneyler
    1. Elektrolit olarak 0,5 M sülfürik asit, referans elektrot olarak Ag/AgCl (1 M NaCl) ve karşı elektrot olarak 0,5 mm çapında bir platin tel (0,5 mm çapında ~ 10 cm uzunluğunda) kullanın.
      DİkKAT: Sülfürik asit ciddi deri yanıkları ve göz hasarına neden olur. Sis, buhar veya sprey solumayın. Koruyucu eldivenler, koruyucu giysiler, göz koruması ve yüz koruması giyin. Maruz kalan cildi, maruz kaldığında bol miktarda suyla hemen yıkayın.
    2. 5-50 mV/s(Şekil 6A)ile en yüksek potansiyel değerden başlayarak açık devre gerilimi (OCV) ile -0,8 V vs RHE arasındaki potansiyelleri tarayın.
  4. OER deneyleri
    1. Elektrolit olarak 1 M sodyum hidroksit, referans elektrot olarak Hg/HgO (1 M NaOH) ve karşı elektrot olarak 0,5 mm çapında bir platin tel (0,5 mm çapında ~ 10 cm uzunluğunda) kullanın.
      DİkKAT: 1 M sodyum hidroksit cilt yanıklarına ve göz hasarına neden olabilir Sis, buhar veya sprey solumayın. Koruyucu eldivenler, koruyucu giysiler, göz koruması ve yüz koruması giyin. Maruz kalan cildi, maruz kaldığında bol miktarda suyla hemen yıkayın.
    2. OER deneyleri için, OCV ile 2 V vs RHE arasındaki potansiyeli tarayın, en düşük potansiyel değerden başlayarak, 5-50 mV/s(Şekil 6B)ile tarayın.
  5. Empedans
    1. Faradaik prosesin gözlenmediği bir potansiyelde 1 Hz-100 kHz arasında değişen frekanslarda elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ölçümleri yapmak (OCV)(Şekil 6C).
  6. Zaman profilini, sistem kararlılığını ve ürünlerini analiz etme
    1. Sistemin stabilitesini test etmek ve ürünleri ölçmek için (örneğin, H2 ve O2),elektroliz deneyleri yapın.
    2. Amperometrik i-t ölçümleri için, CV veya LSV sonuçlarına göre en uygun potansiyeli seçin (örn. HER için -0,25 V vs RHE).
    3. Alternatif olarak, kronopotentiyometri deneyleri için CV sonuçlarına göre en uygun akım yoğunluğunu seçin.
    4. Gaz kromatografı varsa, elektrokimyasal olarak üretilen in-line hidrojen (HER'den) veya oksijen (OER'den) gazı ölçün(Şekil 4B).
      NOT: Bunlar elektrokimyasal analiz örnekleridir. Elektrokimyasal karakterizasyon belirli bir çalışma için özel olarak uyarlanabilir.

3. Kontroller

  1. Kapasitans ölçümleri
    1. Onun faaliyetlerinde artışlar sadece elektroaktif yüzey artışları nedeniyle olup olmadığını belirlemek için, farklı gerinim değerleri kondansatif ölçümleri yapmak.
    2. Farklı tarayın hızlarında (örn. 1 ve 500 mV/s) Faradik akımların ihmal edilebilir olduğu potansiyel bir aralıkta CV deneyleri çalıştırın, böylece akımlar yalnızca elektrikli çift katmanın şarjını/deşarjını temsil eder (örn. 0 ila 0,1 V vs RHE).
    3. Akımlara karşı çizim tonu oranları(Şekil 7A).
    4. Kapasitans artışlarını, elektrokatalitik faaliyetlerdeki artışlarla (örn. HER veya OER) gerinimlekarşılaştırın (Şekil 7A).
      NOT: Elektrokatalitik faaliyetlerdeki artışlar kapasitans artışlardan daha yüksekse, elektrokatalitik aktivitelerdeki artışa tek katkının tane ayrımı ve elektroaktif yüzeydeki basit artış olmadığı sonucuna varılabilir.
  2. Çatlamış filmlerin karakterizasyonu
    1. Folyoyu 50 nm2 TiO 2 filmler için %7 veya daha uzun süre tutarak NiTi/TiO2 folyoyu kasıtlı olarak kırın(Şekil 8). Kalın TiO2 filmleri (100 nm) alt suşlarda çatlayabilir (%3 gerinim).
    2. Aşağıda açıklandığı gibi elektrokimyasal mikroskopi (SEM) veya diğer yüzey analiz yöntemlerini tarayarak yüzeyi çatlamak üzere analiz edin.
    3. Yukarıda açıklandığı gibi el değmemiş ve kasıtlı olarak çatlamış TiO2 filmleriyle elektrokimyasal ölçümler yapmak artımlı olarak artmış ve daha sonra gerinim değerlerini %0 →3%→0'dan düşürmüştür(Şekil 6D). 50 nm kalınlığında TiO2 ile NiTi / TiO2 folyolar hiç gergin değildi 3% bozulmamış olarak kabul edilir, elastik.
      NOT: Belirli "elastik limiti" belirleyin: geri dönüşü olmayan bir deformasyon (örneğin, tane yeniden düzenlenmesi ve hatta film çatlaması) başlamadan önce bir malzemeye uygulanabilecek maksimum gerilim. Elastik aralık film tipine, kalınlığına ve biriktirme yöntemine bağlıdır. Örneğin, 100 nm kalınlığında TiO2 filminin 50 nm kalınlığındati TiO2 filmlerinden daha düşük suşlarda çatladığını gösteriyoruz.
  3. NiTi folyoların karakterizasyonu (yani, oksitlenmemiş folyolar)
    1. Lehçe NiTi folis adım 1.1 açıklandığı gibi, ancak termal onları tedavi yok.
    2. Yukarıda açıklandığı gibi, termal olarak kontrol olarak tedavi edilmeyen NiTi folyoları ile tüm elektrokimyasal deneyleri çalıştırın.

4. Yüzey karakterizasyonu

  1. Numune hazırlama
    1. 1.1 ve 1.2 adımlarında açıklandığı gibi NiTi/TiO2'yi kesin ve kesin.
      NOT: Numune folyosu boyutu, yüzey karakterizasyonu için kullanılan belirli bir enstrümantasyona bağlı olan numune tutucunun boyutuna bağlıdır.
    2. Karakterizasyondan önce elektrokimyasal deneylerde kullanılırsa artık tuzu çıkarmak için numuneleri suyla yıkayın.
    3. NiTi/TiO2 folyoyu çekme sedyesinde birleştirin ve bölüm 1.3'te açıklandığı gibi istenilen seviyeye getirin.
    4. Özel yapım numune tutucuları gergin numunenin etrafına monte edin ve vidaları hafifçe sıkın(Şekil 9).
  2. Yüzey karakterizasyonu
    1. Film kalitesini ve film topolojisindeki değişiklikleri zorlanma ile kontrol etmek için, taramalı elektrokimyasal mikroskopi (SEM) görüntülerini toplayın.
    2. Yüzey kimyasal bileşimindeki, tane yeniden düzenlenmesindeki ve maruz kalan kristal kafeslerde (örneğin, Raman spektroskopisi, XPS veya XRD deneyleri)(Şekil 10)değişiklikleri izlemek için diğer mevcut yüzey analiz yöntemlerini kullanın.
    3. Yüzey karakterizasyon deneyleri sırasında numune tutucunun sürekli gerilme tutup tutmadığını kontrol etmek için numune tutucudan numuneyi sıkın ve kelepçenin altındaki gergin kısım ile daha önce çekme testinde olan dizginlenmemiş kısım arasında numunede herhangi bir kıvrım arayın.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Sonuçlar

Önceden işlenmiş NiTi folyolar aerobik koşullarda 500 °C'de oksitlenir (Şekil 1). Titanyumun oksofilik yapısı nedeniyle, yüksek sıcaklıklarda kalsinasyon rutil TiO2bir yüzey tabakası ile sonuçlanır. Tabakanın kalınlığı ve n tipi dopingin derecesi, 20 dk ısıtmadan sonra griden (işlenmemiş numune) tek düze mavi/mor renk değişimine yansıyan zaman ve sıcaklıktan etkilenir (Şekil 2). Daha uzun ısıtma süresi daha kalın TiO...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Tartışmalar

Nitinol ince filmler mekanik stres uygulamak için uygun bir elastik substrat olduğunu. Ticari olarak mevcuttur, son derece iletkendir ve kolayca işlevselhale getirilebilir. Nitinol termal tedavi ile rutil TiO2 ince filmlerin hazırlanması, son derece n-tipi doped TiO2sonuçları . NiTi/TiO 2'nin,2 TiO2 filmlerinin bir biriktirme yöntemi yerine NiTi'nin termal tedavisi yle hazırlandığı benzersiz bir sistem olduğunu vurgulamak önemlidir. Önceki yayınlarımız, NiTi/T...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Açıklamalar

Yazarlar hiçbir rakip çıkarları beyan.

Teşekkürler

Bu çalışma, Abd Enerji Bakanlığı (DOE) için Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı'nın yöneticisi ve operatörü olan Sürdürülebilir Enerji İttifakı'nın çalışanları ve tüm ortak yazarlar tarafından yürütülmüştür. DE-AC36-08GO28308. Finansman ABD DOE, Office Ofis Bilim, Temel Enerji Bilimleri Ofisi, Kimya Bilimleri Bölümü, Yerbilimleri ve Biyobilimler, Güneş Fotokimya Programı tarafından sağlanmaktadır.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
2-PropanolSigma Aldrich109634
Ag/AgCl (3M NaCl) Reference ElectrodeBASiMF-2052
Alkaline Reference ElectrodeBasiEF-1369
Ethyl alcohol, Pure, 200 proof, anhydrous, =99.5%Sigma Aldrich459836
MT I I / F u l l am SEMTester SeriesMTI Instruments
Nitinol foil, 0.05mm (0.002in) thick, superelastic, flat annealed, pickled surfaceAlfa Aesar45492
PK-4 Electrode Polishing KitBASiMF-2060
Potentiostat 600DCHI instruments600D
Pt wireSigma Aldrich267228-1G
Sodium hydroxideSigma Aldrich221465
Sulfuric acidSigma Aldrich30743

Referanslar

  1. Li, J., Shan, Z., Ma, E. Elastic strain engineering for unprecedented materials properties. MRS Bulletin. 39, 108-114 (2014).
  2. Luo, M., Guo, S. Strain-controlled electrocatalysis on multimetallic nanomaterials. Nature Reviews Materials. 2, 17059(2017).
  3. Yang, S., Liu, F., Wu, C., Yang, S. Tuning Surface Properties of Low Dimensional Materials via Strain Engineering. Small. 2016, 4028-4047 (2016).
  4. Clark, E. L., Hahn, C., Jaramillo, T. F., Bell, A. T. Electrochemical CO2 Reduction over Compressively Strained CuAg Surface Alloys with Enhanced Multi-Carbon Oxygenate Selectivity. Journal of the American Chemical Society. 139, 15848-15857 (2017).
  5. Lu, Z., et al. Electrochemical tuning of layered lithium transition metal oxides for improvement of oxygen evolution reaction. Nature Communications. 5, 4345(2014).
  6. Sethuraman, V. A., et al. Role of Elastic Strain on Electrocatalysis of Oxygen Reduction Reaction on Pt. The Journal of Physical Chemistry C. 119, 19042-19052 (2015).
  7. Gu, J., et al. A graded catalytic-protective layer for an efficient and stable water-splitting photocathode. Nature Energy. 2, 16192(2017).
  8. Mariano, R. G., McKelvey, K., White, H. S., Kanan, M. W. Selective increase in CO electroreduction activity at grain-boundary surface terminations. Science. 358, 1187-1192 (2017).
  9. Liu, F., Wu, C., Yang, S. Strain and Ligand Effects on CO2 Reduction Reactions over Cu-Metal Heterostructure Catalysts. The Journal of Physical Chemistry C. 121, 22139-22146 (2017).
  10. Wang, X., et al. Strain Effect in Bimetallic Electrocatalysts in the Hydrogen Evolution Reaction. ACS Energy Letters. 3, 1198-1204 (2018).
  11. Deng, Q., Smetanin, M., Weissmüller, J. Mechanical modulation of reaction rates in electrocatalysis. Journal of Catalysis. 309, 351-361 (2014).
  12. Yang, Y., Kumar, S. Elastic Strain Effects on the Catalytic Response of Pt and Pd Thin Films Deposited on Pd-Zr Metallic Glass. Journal of Materials Research. 32, 2690-2699 (2017).
  13. Yan, K., et al. The Influence of Elastic Strain on Catalytic Activity in the Hydrogen Evolution Reaction. Angewandte Chemie International Edition. 55, 6175-6181 (2016).
  14. Lee, J. H., Jang, W. S., Han, S. W., Baik, H. K. Efficient Hydrogen Evolution by Mechanically Strained MoS2 Nanosheets. Langmuir. 30, 9866-9873 (2014).
  15. Yang, Y., Adit Maark, T., Peterson, A., Kumar, S. Elastic strain effects on catalysis of a PdCuSi metallic glass thin film. Physical Chemistry Chemical Physics. 17, 1746-1754 (2015).
  16. Svedruzic, D., Gregg, B. A. Mechano-Electrochemistry and Fuel-Forming Mechano-Electrocatalysis on Spring Electrodes. The Journal of Physical Chemistry C. 118, 19246-19251 (2014).
  17. Benson, E. E., et al. Dynamic Tuning of a Thin Film Electrocatalyst by Tensile Strain. Scientific Reports. 9, 15906(2019).
  18. Wang, A., et al. Tuning the oxygen evolution reaction on a nickel-iron alloy via active straining. Nanoscale. 11, 426-430 (2019).
  19. Du, M., Cui, L., Cao, Y., Bard, A. J. Mechanoelectrochemical Catalysis of the Effect of Elastic Strain on a Platinum Nanofilm for the ORR Exerted by a Shape Memory Alloy Substrate. Journal of the American Chemical Society. 137, 7397-7403 (2015).
  20. Wang, H., et al. Direct and continuous strain control of catalysts with tunable battery electrode materials. Science. 354, 1031-1036 (2016).
  21. Benson, E. E., et al. Semiconductor-to-Metal Transition in Rutile TiO2 Induced by Tensile Strain. Chemistry of Materials. 29, 2173-2179 (2017).
  22. Muralidharan, N., et al. Tunable Mechanochemistry of Lithium Battery Electrodes. ACS Nano. 11, 6243-6251 (2017).
  23. Muralidharan, N., Carter, R., Oakes, L., Cohn, A. P., Pint, C. L. Strain Engineering to Modify the Electrochemistry of Energy Storage Electrodes. Scientific Reports. 6, 27542(2016).
  24. Buehler, W. J., Gilfrich, J. V., Wiley, R. C. Effect of Low-Temperature Phase Changes on the Mechanical Properties of Alloys near Composition TiNi. Journal of Applied Physics. 34, 1475-1477 (1963).
  25. Wang, F. E., Buehler, W. J., Pickart, S. J. Crystal Structure and a Unique "Martensitic" Transition of TiNi. Journal of Applied Physics. 36, 3232-3239 (1965).
  26. Mavrikakis, M., Hammer, B., Nørskov, J. K. Effect of Strain on the Reactivity of Metal Surfaces. Physical Review Letters. 81, 2819-2822 (1998).
  27. Hwang, J., et al. Tuning perovskite oxides by strain: Electronic structure, properties, and functions in (electro)catalysis and ferroelectricity. Materials Today. 31, 100-118 (2019).
  28. Kushima, A., Yip, S., Yildiz, B. Competing strain effects in reactivity of LaCoO3 with oxygen. Physical Review B. 82, 115435(2010).
  29. Li, Z., Potapenko, D. V., Osgood, R. M. Controlling Surface Reactions with Nanopatterned Surface Elastic Strain. ACS Nano. 9, 82-87 (2015).
  30. Petrie, J. R., Jeen, H., Barron, S. C., Meyer, T. L., Lee, H. N. Enhancing Perovskite Electrocatalysis through Strain Tuning of the Oxygen Deficiency. Journal of the American Chemical Society. 138, 7252-7255 (2016).
  31. Ling, T., et al. Activating cobalt(II) oxide nanorods for efficient electrocatalysis by strain engineering. Nature Communications. 8, 1509(2017).
  32. Tavares, C. J., et al. Strain analysis of photocatalytic TiO2 thin films on polymer substrates. Thin Solid Films. 516, 1434-1438 (2008).
  33. Bard, A. J., Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. , John Wiley & Sons. (2001).
  34. Frank, O., et al. Raman spectra of titanium dioxide (anatase, rutile) with identified oxygen isotopes (16, 17, 18). Physical Chemistry Chemical Physics. 16, 14567-14572 (2012).
  35. Metikoš-Huković, M., Katić, J., Milošev, I. Kinetics of passivity of NiTi in an acidic solution and the spectroscopic characterization of passive films. Journal of Solid State Electrochemistry. 16, 2503-2513 (2012).
  36. Reske, R., et al. Controlling Catalytic Selectivities during CO2 Electroreduction on Thin Cu Metal Overlayers. The Journal of Physical Chemistry Letters. 4, 2410-2413 (2013).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

KimyaSay 161Dinamik gerinimgerilmenitinoltitanyum dioksitince filmlerelektrokataliz

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Bize Ulaşın

KÜTÜPHANEYE TAVSİYE ET

JoVE HABER BÜLTENLERİ

Araştırma

Eğitim

Yazarlar

Kütüphaneciler

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır