Name: applying dynamic strain on thin oxide films immobilized on a pseudoelastic nickel-titanium alloy
Uploaded: 2020-07-28T14:30:00
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이 작업은 모든 공동 저자, 지속 가능한 에너지 얼라이언스의 직원, LLC, 계약 번호에 따라 미국 에너지부 (DOE)에 대한 국립 신재생 에너지 연구소의 관리자 및 운영자에 의해 수행되었다. DE-AC36-08GO28308. 미국 DOE, 과학사무소, 기초 에너지 과학 사무소, 화학 과학, 지구과학 및 생명과학, 태양광 광화학 프로그램 등이 제공하는 자금 조달.

1. 니티 /TiO2 전극의 준비
<ol><li>NiTi 기판의 화학 및 기계적 연마<ol>
<li>초탄성 NiTi 호일(0.05mm 두께)을 1cm x 5cm 스트립으로 자른다.</li>
		<li>320, 600 및 1200 모래 사포를 사용한 폴란드어 샘플은 초순수(18.2 MΩ)로 헹구는 것입니다.</li>
		<li>1 μm 다이아몬드, 0.25 μm 다이아몬드, 0.05 μm 알루미나 폴란드어폴란드어 샘플.</li>
		<li>연마 후 초순수(18.2MΩ), 이소프로판올, 에탄올, 초순수수(18.2MΩ)의 순?...

<ol>
	<li>Li, J., Shan, Z., Ma, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastic+strain+engineering+for+unprecedented+materials+properties.">Elastic strain engineering for unprecedented materials properties.</a> MRS Bulletin. 39, 108-114 (2014).</li><li>Luo, M., Guo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain-controlled+electrocatalysis+on+multimetallic+nanomaterials.">Strain-controlled electrocatalysis on multimetallic nanomaterials.</a> Nature Reviews Materials. 2, 17059 (2017).</li><li>Yang, S., Liu, F., Wu, C., Yang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+Surface+Properties+of+Low+Dimensional+Materials+via+Strain+Engineering.">Tuning Surface Properties of Low Dimensional Materials via Strain Engineering.</a> Small. 2016, 4028-4047 (2016).</li><li>Clark, E. L., Hahn, C., Jaramillo, T. F., Bell, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+CO2+Reduction+over+Compressively+Strained+CuAg+Surface+Alloys+with+Enhanced+Multi-Carbon+Oxygenate+Selectivity.">Electrochemical CO2 Reduction over Compressively Strained CuAg Surface Alloys with Enhanced Multi-Carbon Oxygenate Selectivity.</a> Journal of the American Chemical Society. 139, 15848-15857 (2017).</li><li>Lu, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+tuning+of+layered+lithium+transition+metal+oxides+for+improvement+of+oxygen+evolution+reaction.">Electrochemical tuning of layered lithium transition metal oxides for improvement of oxygen evolution reaction.</a> Nature Communications. 5, 4345 (2014).</li><li>Sethuraman, V. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+Elastic+Strain+on+Electrocatalysis+of+Oxygen+Reduction+Reaction+on+Pt.">Role of Elastic Strain on Electrocatalysis of Oxygen Reduction Reaction on Pt.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 119, 19042-19052 (2015).</li><li>Gu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+graded+catalytic-protective+layer+for+an+efficient+and+stable+water-splitting+photocathode.">A graded catalytic-protective layer for an efficient and stable water-splitting photocathode.</a> Nature Energy. 2, 16192 (2017).</li><li>Mariano, R. G., McKelvey, K., White, H. S., Kanan, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+increase+in+CO2+electroreduction+activity+at+grain-boundary+surface+terminations.">Selective increase in CO2 electroreduction activity at grain-boundary surface terminations.</a> Science. 358, 1187-1192 (2017).</li><li>Liu, F., Wu, C., Yang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+and+Ligand+Effects+on+CO2+Reduction+Reactions+over+Cu-Metal+Heterostructure+Catalysts.">Strain and Ligand Effects on CO2 Reduction Reactions over Cu-Metal Heterostructure Catalysts.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 121, 22139-22146 (2017).</li><li>Wang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+Effect+in+Bimetallic+Electrocatalysts+in+the+Hydrogen+Evolution+Reaction.">Strain Effect in Bimetallic Electrocatalysts in the Hydrogen Evolution Reaction.</a> ACS Energy Letters. 3, 1198-1204 (2018).</li><li>Deng, Q., Smetanin, M., Weissm&#252;ller, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+modulation+of+reaction+rates+in+electrocatalysis.">Mechanical modulation of reaction rates in electrocatalysis.</a> Journal of Catalysis. 309, 351-361 (2014).</li><li>Yang, Y., Kumar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastic+Strain+Effects+on+the+Catalytic+Response+of+Pt+and+Pd+Thin+Films+Deposited+on+Pd-Zr+Metallic+Glass.">Elastic Strain Effects on the Catalytic Response of Pt and Pd Thin Films Deposited on Pd-Zr Metallic Glass.</a> Journal of Materials Research. 32, 2690-2699 (2017).</li><li>Yan, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Influence+of+Elastic+Strain+on+Catalytic+Activity+in+the+Hydrogen+Evolution+Reaction.">The Influence of Elastic Strain on Catalytic Activity in the Hydrogen Evolution Reaction.</a> Angewandte Chemie International Edition. 55, 6175-6181 (2016).</li><li>Lee, J. H., Jang, W. S., Han, S. W., Baik, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+Hydrogen+Evolution+by+Mechanically+Strained+MoS2+Nanosheets.">Efficient Hydrogen Evolution by Mechanically Strained MoS2 Nanosheets.</a> Langmuir. 30, 9866-9873 (2014).</li><li>Yang, Y., Adit Maark, T., Peterson, A., Kumar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastic+strain+effects+on+catalysis+of+a+PdCuSi+metallic+glass+thin+film.">Elastic strain effects on catalysis of a PdCuSi metallic glass thin film.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 17, 1746-1754 (2015).</li><li>Svedruzic, D., Gregg, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechano-Electrochemistry+and+Fuel-Forming+Mechano-Electrocatalysis+on+Spring+Electrodes.">Mechano-Electrochemistry and Fuel-Forming Mechano-Electrocatalysis on Spring Electrodes.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 118, 19246-19251 (2014).</li><li>Benson, E. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+Tuning+of+a+Thin+Film+Electrocatalyst+by+Tensile+Strain.">Dynamic Tuning of a Thin Film Electrocatalyst by Tensile Strain.</a> Scientific Reports. 9, 15906 (2019).</li><li>Wang, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+the+oxygen+evolution+reaction+on+a+nickel-iron+alloy+via+active+straining.">Tuning the oxygen evolution reaction on a nickel-iron alloy via active straining.</a> Nanoscale. 11, 426-430 (2019).</li><li>Du, M., Cui, L., Cao, Y., Bard, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanoelectrochemical+Catalysis+of+the+Effect+of+Elastic+Strain+on+a+Platinum+Nanofilm+for+the+ORR+Exerted+by+a+Shape+Memory+Alloy+Substrate.">Mechanoelectrochemical Catalysis of the Effect of Elastic Strain on a Platinum Nanofilm for the ORR Exerted by a Shape Memory Alloy Substrate.</a> Journal of the American Chemical Society. 137, 7397-7403 (2015).</li><li>Wang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+and+continuous+strain+control+of+catalysts+with+tunable+battery+electrode+materials.">Direct and continuous strain control of catalysts with tunable battery electrode materials.</a> Science. 354, 1031-1036 (2016).</li><li>Benson, E. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semiconductor-to-Metal+Transition+in+Rutile+TiO2+Induced+by+Tensile+Strain.">Semiconductor-to-Metal Transition in Rutile TiO2 Induced by Tensile Strain.</a> Chemistry of Materials. 29, 2173-2179 (2017).</li><li>Muralidharan, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable+Mechanochemistry+of+Lithium+Battery+Electrodes.">Tunable Mechanochemistry of Lithium Battery Electrodes.</a> ACS Nano. 11, 6243-6251 (2017).</li><li>Muralidharan, N., Carter, R., Oakes, L., Cohn, A. P., Pint, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+Engineering+to+Modify+the+Electrochemistry+of+Energy+Storage+Electrodes.">Strain Engineering to Modify the Electrochemistry of Energy Storage Electrodes.</a> Scientific Reports. 6, 27542 (2016).</li><li>Buehler, W. J., Gilfrich, J. V., Wiley, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Low-Temperature+Phase+Changes+on+the+Mechanical+Properties+of+Alloys+near+Composition+TiNi.">Effect of Low-Temperature Phase Changes on the Mechanical Properties of Alloys near Composition TiNi.</a> Journal of Applied Physics. 34, 1475-1477 (1963).</li><li>Wang, F. E., Buehler, W. J., Pickart, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystal+Structure+and+a+Unique+"Martensitic"+Transition+of+TiNi.">Crystal Structure and a Unique "Martensitic" Transition of TiNi.</a> Journal of Applied Physics. 36, 3232-3239 (1965).</li><li>Mavrikakis, M., Hammer, B., N&#248;rskov, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Strain+on+the+Reactivity+of+Metal+Surfaces.">Effect of Strain on the Reactivity of Metal Surfaces.</a> Physical Review Letters. 81, 2819-2822 (1998).</li><li>Hwang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+perovskite+oxides+by+strain:+Electronic+structure,+properties,+and+functions+in+(electro)catalysis+and+ferroelectricity.">Tuning perovskite oxides by strain: Electronic structure, properties, and functions in (electro)catalysis and ferroelectricity.</a> Materials Today. 31, 100-118 (2019).</li><li>Kushima, A., Yip, S., Yildiz, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Competing+strain+effects+in+reactivity+of+LaCoO3+with+oxygen.">Competing strain effects in reactivity of LaCoO3 with oxygen.</a> Physical Review B. 82, 115435 (2010).</li><li>Li, Z., Potapenko, D. V., Osgood, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+Surface+Reactions+with+Nanopatterned+Surface+Elastic+Strain.">Controlling Surface Reactions with Nanopatterned Surface Elastic Strain.</a> ACS Nano. 9, 82-87 (2015).</li><li>Petrie, J. R., Jeen, H., Barron, S. C., Meyer, T. L., Lee, H. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancing+Perovskite+Electrocatalysis+through+Strain+Tuning+of+the+Oxygen+Deficiency.">Enhancing Perovskite Electrocatalysis through Strain Tuning of the Oxygen Deficiency.</a> Journal of the American Chemical Society. 138, 7252-7255 (2016).</li><li>Ling, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activating+cobalt(II)+oxide+nanorods+for+efficient+electrocatalysis+by+strain+engineering.">Activating cobalt(II) oxide nanorods for efficient electrocatalysis by strain engineering.</a> Nature Communications. 8, 1509 (2017).</li><li>Tavares, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+analysis+of+photocatalytic+TiO2+thin+films+on+polymer+substrates.">Strain analysis of photocatalytic TiO2 thin films on polymer substrates.</a> Thin Solid Films. 516, 1434-1438 (2008).</li><li>Bard, A. J., Faulkner, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. , (2001).</li><li>Frank, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+spectra+of+titanium+dioxide+(anatase,+rutile)+with+identified+oxygen+isotopes+(16,+17,+18).">Raman spectra of titanium dioxide (anatase, rutile) with identified oxygen isotopes (16, 17, 18).</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 16, 14567-14572 (2012).</li><li>Metiko&#353;-Hukovi&#263;, M., Kati&#263;, J., Milo&#353;ev, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+passivity+of+NiTi+in+an+acidic+solution+and+the+spectroscopic+characterization+of+passive+films.">Kinetics of passivity of NiTi in an acidic solution and the spectroscopic characterization of passive films.</a> Journal of Solid State Electrochemistry. 16, 2503-2513 (2012).</li><li>Reske, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+Catalytic+Selectivities+during+CO2+Electroreduction+on+Thin+Cu+Metal+Overlayers.">Controlling Catalytic Selectivities during CO2 Electroreduction on Thin Cu Metal Overlayers.</a> The Journal of Physical Chemistry Letters. 4, 2410-2413 (2013).</li></ol>

니티놀은 박막에 기계적 응력에 적합한 탄성 기판입니다. 그것은 상업적으로 사용할 수, 높은 전도성 쉽게 작동 할 수있다. 티오 2 의 열 처리에 의한 루틸 티오2 박막의 제조는 매우 n형 도핑 TiO2의결과. NiTi/TiO2는 TiO2 필름이 증착 방식이 아닌 NiTi의 열처리에 의해 제조되는 독특한 시스템이라는 점을 강조하는 것이 중요합니다. 우리의 이전 간행물은 NiTi/TiO2에</...

스트레인을 도입하여 촉매 물질의 표면 반응성을 변경하는 능력은1,,2,,3로널리 인식되고 있다. 결정재료의 변형효과는 재료 아키텍처(정적 변형)를 조정하거나 가변 외부력(동적스트레인)을적용하여 도입될 수 있다.dynamic strain 결정재료에서, 정적 균주는 도핑4,탈합금5,6,6어닐링7,상피연 성장에 의해 도입될 수 있다2 또는 크기 감금2,,3. 다결정 재료에서, 변형은 결정 트위닝8로인해 곡물 경계 내에서 발생할 수 있습니다. 재료 아키텍처를 사용하여 정적 스트레인의 최적 정도를 파악하려면 각 이산 변형 수준에 대해 새 샘플을 설계해야 하며, 이는 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 들 수 있습니다. 더욱이, 정적 균주를 도입하는 것은 종종 화학적 또는 리간드 효과를도입하여 9,,10으로변형 기여도를 분리하기가 어렵다. 외부 힘에 의해 정밀하게 제어되는 동적 스트레인을 적용하면 다른 효과를 도입하지 않고 스트레인 공간 보다 동적 범위를 탐색하기 위해 재료의 구조/기능 관계를 체계적으로 조정할 수 있습니다.
전기 촉매에 대한 동적 변형의 효과를 연구하기 위해 금속 또는 금속 산화물은 유기 폴리머11,,12, 13,,,,14,15 또는 합금1316,,17과같은 탄성 모양 또는 부피 튜닝 성 기판에 증착된다. 기계적, 열 또는 전기 적재를 적용하면 탄성 기판의 굽힘, 압축, 연신 또는 팽창이 발생하므로 증착 된 촉매 재료에 대한 응력 변형 반응을 더욱 유도합니다. 지금까지, 동적 변형을 통해 촉매 엔지니어링은 다양한 금속 및 반전도 재료의 전기 촉매 활동을 조정하기 위해 악용되었습니다. 예를 들어 I) MoS2,Au, Pt, Ni, Cu, WC,11,12,,13,,14,ii) 산소 진화 반응(OER)에 대한 수소 진화 반응(HER)이 포함되며, NiOx16,니켈 철 합금18 및 iii) Pt, Pd12,15, 15,,,19,,20. 이러한 보고의 대부분에서 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 같은 유기 폴리머는 탄성 기판으로 사용되었다. 앞서 스트레인 연구를 위해 스테인레스스틸(16)과 초탄성/형상 기억 NiTi 합금(Nitinol17,,21)과같은 탄성 금속 기판의 적용을 시연하였다. 니티놀은 또한 ORR19용 플래티넘 필름의 증착을 위한 탄성 기판으로 사용되고 있으며, 에너지 저장용 배터리 음극 재료의증착(22,,23)도사용되고 있다. 그 모양 메모리와 의사탄성 특성으로 인해, NiTi 합금은 각각 적당한 열19 또는 기계적 변형(17)을적용하여 변형 될 수있다. 유기 탄성 기판과는 달리, 금속 기판은 일반적으로 접착 촉진자의 증착을 필요로하지 않으며, 고도로 전도성이며 쉽게 기능화 될 수 있습니다. 니티놀은 스테인레스 스틸 (SS)에 대한 보다 탄성 대안으로 사용됩니다. SS는 0.2%까지 가역적으로 변형될 수 있지만, 니티놀은 최대 7%까지 가역적으로 변형될 수 있습니다. Nitinol은 큰 탄성 변형(24,,25)을허용하는 마르텐시틱 고체 상태 크리스탈 변환에 고유 한 특성을 빚지고 있다. 두 재료 모두 다양한 형상(예: 호일, 전선 및 스프링)에서 시판됩니다. 탄성 스프링으로 형성될 때, 금속 기판은 고가의계측물(16)에대한 필요 없이 전기촉매에 대한 동적 변형의 효과를 연구하는 데 사용될 수 있다. 그러나 응력 변형 반응을 정의하는 것은 다른 형상보다 더 어렵습니다.
전이 금속 촉매를 가진 이전 실험 연구에서, 변형하에 촉매 표면의 활동의 변화는 구어체로 d-밴드 이론으로 알려진 d 궤도의 에너지의 변화에기인하고있다(26). 대조적으로, 금속 산화물에 대한 긴장의 효과는 훨씬 더 복잡하며, 이는 반대갭, 캐리어 이동성, 결함의 확산 및 분포, 심지어 직간접 전이21,27,,28,,29,,30,31에영향을 미칠 수 있기 때문이다.,, 본 원에서 우리는 n형 도핑 TiO2 박막의 준비 및 특성화에 대한 상세한 프로토콜뿐만 아니라 튜닝, 인장 균주하에서 이러한 필름의 전기 촉매 활동을 연구하는 프로토콜을 제공합니다. 상기 등가 계통은 동적 변형의 함수로서 다른 물질의 전기촉매 활동을 연구하기 위해 적용될 수 있다.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-Propanol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>109634</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ag/AgCl (3M NaCl) Reference Electrode</td>
			<td>BASi</td>
			<td>MF-2052</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alkaline Reference Electrode</td>
			<td>Basi</td>
			<td>EF-1369</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl alcohol, Pure, 200 proof, anhydrous, =99.5%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>459836</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MT I I / F u l l am SEMTester Series</td>
			<td>MTI Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitinol foil, 0.05mm (0.002in) thick, superelastic, flat annealed, pickled surface</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>45492</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PK-4 Electrode Polishing Kit</td>
			<td>BASi</td>
			<td>MF-2060</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potentiostat 600D</td>
			<td>CHI instruments</td>
			<td>600D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pt wire</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>267228-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>221465</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfuric acid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>30743</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

applying dynamic strain on thin oxide films immobilized on a pseudoelastic nickel-titanium alloy

변형을 통한 재료 구조/기능의 직접적인 변화는 재료의 새로운 특성이 나타날 수 있도록 하는 연구의 성장 영역입니다. 튜닝 재료 구조는 재료에 부과된 외부 힘을 제어하고 응력-변형 반응(즉, 동적 스트레인적용)을 유도함으로써 달성될 수 있다. 전기 활성 박막은 일반적으로 기계적 적재(예: 압축 또는 장력)가 부과된 변형을 통해 필름 구조및 기능에 영향을 줄 수 있는 모양 또는 부피 튜닝탄탄기판에 증착됩니다. 여기서, 우리는 의사 탄성 니켈 티타늄 합금 (Nitinol)의 열 처리에 의해 제조 된 n 형 도핑 이산화티타늄 (TiO2)필름을 긴장시키는 방법을 요약합니다. 기술된 방법의 주요 목적은 균주가 금속 산화물의 전기 촉매 활동, 특히 수소 진화 및 산소 진화 반응에 어떻게 영향을 미치는지 연구하는 것입니다. 동일한 시스템은 변형의 효과를 보다 광범위하게 연구하도록 조정할 수 있습니다. 스트레인 엔지니어링은 재료 기능의 최적화뿐만 아니라 외부 응력 제어 하에 조정 가능한 다기능(photo) 전기촉매 재료설계를 위해 적용할 수 있습니다.

사전 처리된 NiTi 호일은 호기성 조건하에서 500°C에서 산화된다(도1). 티타늄의 옥소필성 특성으로 인해, 높은 온도에서 의 석화는 루틸 티오2의표면 층을 초래한다. n형 도핑의 층과 정도는 20분 가열 후 회색(처리되지 않은 샘플)에서 균일한 파란색/보라색으로 의색 변화에 반영되는 어닐링 시간과 온도에 의해 영향을받는다(도 2). 가열 시간이 ?...

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Applying Dynamic Strain on Thin Oxide Films Immobilized on a Pseudoelastic Nickel-Titanium Alloy

동적 인장 균주는 TiO2 박막에 적용되어 전기 촉매, 특히 양성자 감소 및 수질 산화에 대한 균주의 효과를 연구합니다. TiO2 필름은 의사 탄성 NiTi 합금 (니티놀)의 열 처리에 의해 제조된다.

가성탄성 니켈-티타늄 합금에 고정된 얇은 산화물 필름에 동적 변형 적용

Direct alteration of material structure/function through strain is a growing area of research that has allowed for novel properties of materials to ...

재료에 실행 가능한 외부 힘을 적용하는 기능을 통해 표면 특성을 유의하게 변경하고 최적의 촉매 활동을 찾고 새로운 특성을 입증할 수 있습니다. 이 기술을 통해 각 신중한 변형 정도에 대해 여러 재료를 준비할 필요 없이 균주를 적용하고 전기 촉매 활동에 미치는 영향을 연구할 수 있습니다. 이러한 방법은 또한 다양한 지느러미 필름과 전기 화학 활동 및 부식과 같은 전기 화학 적 특성을 연구하는 데 사용할 수 있습니다.먼저 니켈-티타늄 기판의 화학및 기계적 연마를 위해, 먼저 0.05mm 두께의 초탄성 니켈 티타늄 조각을 1-5센티미터 스트립으로 자르고 320, 600 및 1200 모래 모래 로 생성된 샘플을 순차적으로 연마합니다. 각 연마 사이에 초순수물로 샘플을 헹구는 다. 마지막 헹구기 후에는 미크로네 다이아몬드 1개, 미크로닌 다이아몬드 0.3미크로 샘플을 연마하고 0.05 미크로닌 알루미나 폴란드어로 연마합니다.연마 후, 질소 하에서 샘플을 건조하기 전에 초순수 수, 이소프로판올, 에탄올 및 초순수수에 순차적으로 5분 목욕을 하여 샘플을 초음파 처리합니다. 50나노미터 두께의 루틸 티타늄 필름을 건조 한 후, 광택 니켈 티타늄 호일을 에어로빅 조건 하에서 섭씨 500도 오븐에 넣고 30 분 동안 준비하십시오. 가열하면 표면 색상이 회색에서 파란색 보라색으로 변경됩니다.가열된 필름 샘플에 인장 응력을 적용하려면 기계식 테스터에 한 호일을 부드럽게 고정하여 양쪽 끝에 1센티미터의 호일을 노출합니다. 그런 다음 니켈-티타늄, 이산화티타늄 샘플을 분당 2밀리미터의 속도로 변형하여 균주를 0~3%로 유지합니다. 전기 화학 측정을 시작하기 전에 호일을 5 뉴턴으로 미리 변형시하십시오.적용된 균주 하에서 전기 화학 실험을 수행하려면 니켈-티타늄, 이산화티타늄 호일 주위에 사용자 정의 전기 화학 세포를 느슨하게 조립합니다. 호일의 중심이 노출되도록 중앙에 셀을 조심스럽게 배치합니다. 전지를 시료에 부드럽게 조이어 전기 화학 측정을 위한 용액이 단단한 셀을 만들고 전해질로 세포를 채웁니다.질소로 용액을 부드럽게 제거한 후 변형률을 0에서 0.5%로 늘리고 순환 광합성 또는 선형 스윕 광측정 측정을 수행합니다. 전해질, 은, 염화물을 기준 전극으로 0.5 m의 어금니 황산을 이용한 수소 진화 반응 실험을 수행하기 위해, 10센티미터 길이, 0.5밀리미터 직경 코일 백금 와이어를 카운터 전극으로 한다. 가장 높은 잠재적 가치와 초당 55밀리 볼트의 스캔 속도로 시작하여 가역 가능한 수소 전극인 RHE 대 0.8 접기 사이의 잠재력을 스캔합니다.전해질으로서 수산화나트륨 1개를 사용하여 산소 진화 반응 실험을 수행하기 위해, 상기 전극으로서 수산화, 수은, 머큐릭 산소, 및 코일 백금 와이어를 카운터 전극으로, 개방 회로 전압 에서 2볼트 대 RHE로 의 전위를 스캔하여, 가장 낮은 전위값과 55밀리 볼트의 스캔 속도로 시작한다. 측정을 완료한 후, 니켈-티타늄 주위의 전기 화학 전지를 느슨하게 하고, 이산화티타늄 호일을 풀어 샘플이 자유롭게 움직일 수 있도록 하고, 세포를 샘플로 부드럽게 조여 호일 주위의 조립을 재정렬합니다. 이어서, 전해질을 리필 및 제거한 후 변형을 0.5%에서 1%로 늘리고 전기 화학 실험을 반복한다.수소 진화 반응 활동의 증가가 전기 활성 표면의 증가 때문인지 를 결정하기 위해, 파라다임 전류가 무시할 수 있는 잠재적 범위에서 다른 스캔 속도로 순환 광합성을 실행하여 전류가 전기 이중층의 전하 방전만 나타내고 전류대비 스캔 속도를 플롯한다. 금이 간 필름의 특성화를 위해, 전기 화학 현미경 을 스캔하여 균열에 대한 표면을 분석하기 전에, 30 분 이상 7 %에서 긴장 50 나노 미터 티타늄 산화주 포일을 유지합니다. 그런 다음, 전기 화학 적 측정을위한 전자 현미경 검사법 또는 전기 화학 세포를 스캔하기위한 적절한 샘플 홀더와 원하는 측정을 수행하여 자연 그대로 의도적으로 이산화 티타늄 필름을 다른 증분, 증가 및 감소 균주 값으로 측정합니다.시료의 표면 특성화를 위해, 전기 화학 측정 후, 물로 샘플을 세척하여 해결된 잔류를 제거하고 인장 들것에 헹구는 호일을 조립하십시오. 변형된 샘플 주위에 사용자 지정하여 만든 샘플 홀더를 보호합니다. 시료 표면은 표준 프로토콜에 따라 전자 현미경 검사를 스캔하여 평가할 수 있습니다.니켈 티타늄 호일을 섭씨 500도에서 산화하면 석회화와 이산화티타늄의 표면 층이 발생합니다. 층의 두께와 N형 도핑의 정도는 가열 30분 후에 회색에서 균일한 청색-퍼플로 의색 변화에 의해 표시된 바와 같이, 어닐링 시간과 온도에 의해 영향을 받습니다. 가열 시간이 길어지면 이산화티타늄 필름이 두꺼워지며 청색 보라색의 점진적 손실이 동반됩니다.열 및 기계적 응력 하에서 Nitinol 거동은 두 개의 서로 다른 마르텐사이트 결정 단계 사이의 가역 가능한 고체 상태 변형을 반영하여 탄성 재료가 아닌 의사 탄성입니다. 순환 광측정 및 선형 스윕 광측정 실험은 파라다닉 대 비 파라아닉 범위와 같은 전기 화학 시스템을 이해하는 데 중요합니다. 추가 전기 화학 특성화는, 변형과 전극 표면 재활동의 변화를 연구하기 위해 전기 화학 임피던드를 포함 할 수있다.수소 진화 반응 및 산소 진화 반응 활동의 증가가 단순히 전기 활성 표면의 증가 때문인지 를 결정한다. 커패시턴스 측정은 서로 다른 변형 값으로 수행될 수 있습니다. 균주를 가진 전기 활동의 변화가 인장 응력 하에서 탄성 또는 비탄력적 변형으로 인한지 여부를 추가로 결정하기 위해, 실험은 자연 그대로이고 의도적으로 이산화 티타늄 필름을 해독하여 수행 될 수 있습니다.샘플을 올바르게 장착하여 더 많은 결과를 얻을 수 있어야 합니다. 이 스텐실 들더는 분광법, 트랜스 재흡수, 공초점 라만 또는 프로브 현미경 검사를 포함한 다양한 특성 및 기술에 통합될 수 있다.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration

미세 유체 침투를 통해 세 가지 차원 미세 구조 나노 복합 재료의 제조

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite ...

연구

화학

Reductive Electropolymerization of a Vinyl-containing Poly-pyridyl Complex on Glassy Carbon and Fluorine-doped Tin Oxide Electrodes

유리 탄소와 불소 도핑 된 주석 산화물 전극에 비닐 함유 폴리 피리 딜 단지의 환원 적 전기 중합

Controllable electrode surface modification is important in a number of fields, especially those with solar fuels applications. Electropolymerization is ...

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

복합 산화물 박막의 에피 택셜 성장을위한 원자 적으로 정의 된 템플릿

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain ...

Dynamic Electrochemical Measurement of Chloride Ions

염화물 이온의 동적 전기 측정

This protocol describes the dynamic measurement of chloride ions using the transition time of a silver silver chloride (Ag/AgCl) electrode. Silver silver ...

Cooling Rate Dependent Ellipsometry Measurements to Determine the Dynamics of Thin Glassy Films

속도 종속 엘립 소메 트리 측정 냉각 얇은 유리 필름의 역학을 확인하는

This report aims to fully describe the experimental technique of using ellipsometry for cooling rate dependent Tg (CR-Tg) experiments. These measurements ...

Preparation of Macroporous Epitaxial Quartz Films on Silicon by Chemical Solution Deposition

화학 용액 증착에 의해 실리콘에 거대 다공성 에피 택셜 석영 필름의 제조

This work describes the detailed protocol for preparing piezoelectric macroporous epitaxial quartz films on silicon(100) substrates. This is a three-step ...

Photochemical Oxidative Growth of Iridium Oxide Nanoparticles on CdSe@CdS Nanorods

의 CdSe @ CdS와 나노 막대에 이리듐 산화물 나노 입자의 광 화학적 산화 성장

We demonstrate a procedure for the photochemical oxidative growth of iridium oxide catalysts on the surface of seeded cadmium selenide-cadmium sulfide ...

Capillary Electrophoresis to Monitor Peptide Grafting onto Chitosan Films in Real Time

모세관 전기 영동은 실시간으로 키토산 필름에 펩타이드 접목을 모니터링하는

Free-solution capillary electrophoresis (CE) separates analytes, generally charged compounds in solution through the application of an electric field. ...