Name: applying dynamic strain on thin oxide films immobilized on a pseudoelastic nickel-titanium alloy
Uploaded: 2020-07-28T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Applying Dynamic Strain on Thin Oxide Films Immobilized on a Pseudoelastic Nickel-Titanium Alloy at JoVE.com

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.

1. NiTi/TiO2 elektrotlarının hazırlanması
<ol><li>NiTi substratlarının kimyasal ve mekanik parlatma<ol>
<li>Süperelastik NiTi folyoyu (0,05 mm kalınlığında) 1 cm x 5 cm şeritler halinde kesin.</li>
		<li>320-, 600 ve 1200-grit zımpara kullanarak Lehçe örnek ve sonra ultrasaf su (18,2 MΩ) ile durulayın.</li>
		<li>1 μm elmas, 0,25 μm elmas ve 0,05 m alümina cilası ile lehçe örnek.</li>
		<li>Parlatıldıktan sonra, ultrasaf su (18,2 MΩ), izopropanol, etanol, ultrasaf su (18,2 MΩ) ve d...

<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>

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...

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.

<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

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.

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...

Watch this Scientific Journal Video about Applying Dynamic Strain on Thin Oxide Films Immobilized on a Pseudoelastic Nickel-Titanium Alloy at JoVE.com

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

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.

Psölastik Nikel-Titanyum Alaşımında İmmobilize Edilmiş İnce Oksit Filmlere Dinamik Zorlanma Uygulamak

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

Malzemelere uygun dış kuvvetler uygulayabilme yeteneği, yüzey özelliklerini kendi iradesiyle değiştirmemize, aynı zamanda en uygun katalitik aktiviteleri bulmamıza ve yeni özellikler göstermemize olanak sağlar. Bu teknik, suşları uygulamamızı ve her bir suş derecesi için birden fazla malzeme hazırlamaya gerek kalmadan elektro-katalitik aktiviteler üzerindeki etkilerini incelememizi sağlar. Bu yöntemler aynı zamanda bir dizi fin filmini ve elektro-kimyasal aktivite ve korozyon gibi elektro-kimyasal özelliklerini incelemek için de kullanılabilir.Nikel-titanyum yüzeylerin kimyasal ve mekanik parlatma için, ilk olarak, süper elastik nikel-titanyum 0.05 milimetre kalınlığında bir parçayı bir-beş santimetre şeritler halinde kesin ve elde edilen numuneleri 320, 600 ve 1200 kumlu kum kağıdıyla sırayla parlatayın. Her parlatma arasında ultra saf su ile numune durulayın. Son durulamadan sonra, numuneyi bir mikron elması, 0,3 mikron elmas ve 0,05 mikron-alümina cilası ile parlatayın.Parlatma sonra, ultra saf su, izopropanol, etanol ve ultra saf su da sıralı beş dakikalık banyolar ile azot altında örnekleri kurutmadan önce örnekleri sonicate. 50 nanometre kalınlığında rutil-titanyum dioksit filmleri hazırlamak için, kuruduktan sonra cilalı nikel-titanyum folyoları aerobik koşullarda 500 derecelik bir fırına 30 dakika yerleştirin. Isıtma, yüzey renginin griden mavi-mor renklere değişmesine neden olur.Isıtılan film örneklerine çekme gerilimi uygulamak için, mekanik bir testcihazında bir folyoyu hafifçe kenetleyin ve her iki uçta da bir santimetre folyo açığa çıkar. Sonra, nikel-titanyum, titanyum dioksit örneğini dakikada iki milimetre hızla süzün, gerilimi sıfırdan yüzde üçe kadar tutarak. Elektro-kimyasal ölçümlere başlamadan önce folyoyu beş Newton'a önceden gerin.Uygulamalı gerginlik altında elektro-kimyasal deneyler yapmak için, nikel-titanyum, titanyum dioksit folyo etrafında gevşek bir özel yapım elektro-kimyasal hücre monte. Folyo merkezimaruz olduğundan emin olmak için orta hücre dikkatle konumlandırma. Elektro-kimyasal ölçümler için çözelti geçirmez bir hücre oluşturmak ve hücreyi bir elektrolitle doldurmak için hücreyi numunenin üzerine hafifçe sıkın.Çözeltiyi azotla hafifçe arındırdıktan sonra, gerilimi sıfırdan yüzde 0,5'e yükseltin ve döngüsel fotometri veya lineer süpürme fotometrisi ölçümleri yapın. Elektrolit olarak 0.5 molar sülfürik asit, referans elektrot olarak gümüş, gümüş klorür ve karşı elektrot olarak 0.5 milimetre çapında platin tel kullanarak hidrojen evrimi reaksiyon deneyi yapmak. Açık devre gerilimi arasındaki potansiyelleri, en yüksek potansiyel değer ve saniyede 5 ila 50 mili-volt luk bir taramaya başlayan, geri döndürülebilir hidrojen elektrodu olan RHE'ye karşı 0,8 kata kadar tazyin.Elektrolit, cıva, referans elektrot olarak merkürik oksijen ve karşı elektrot olarak sarmal platin tel olarak bir molar sodyum hidroksit kullanarak bir oksijen evrim reaksiyonu deneyi gerçekleştirmek için, en düşük potansiyel değeri ve saniyede beş ila elli mili-volt bir tarayın bir tarayın, rhe karşı iki volt açık devre gerilim arasındaki potansiyeli tarayın. Ölçümleri tamamladıktan sonra, nikel-titanyum, titanyum dioksit folyo etrafındaki elektro-kimyasal hücreyi gevşetin, böylece numune serbestçe hareket edebilir ve hücreyi yavaşça numunenin üzerine sıkılaştırın ve folyo etrafındaki montajı yeniden hizalayın. Daha sonra, suyu %0,5'ten yüzde bir'e çıkararak ve elektro-kimyasal deneyleri tekrarlamadan önce elektroliti yeniden doldurun ve temizleyin.Hidrojen evrimreaksiyonu aktivitelerindeki artışların elektro-aktif yüzeydeki artışlardan kaynaklanıp kaynaklanadığını belirlemek için, faradaik akımların ihmal edilebilir olduğu potansiyel bir aralıkta döngüsel fotometri çalıştırın, böylece akımlar sadece elektrik çift tabakasının şarj-deşarjını temsil eder ve tkamur hızlarını akımlara karşı çizer. Çatlak filmlerin karakterizasyonu için, elektro-kimyasal mikroskopi tarayarak çatlama için yüzey analiz etmeden önce, otuz dakika veya daha uzun süre yüzde yedi oranında gergin elli nanometre titanyum oksit folyo tutun. Daha sonra, elektron mikroskobu veya elektro-kimyasal hücre tarama için farklı artımlı ve azaltılmış gerinim değerleri bozulmamış ve kasıtlı olarak çatlamış titanyum dioksit filmleri ile elektro-kimyasal ölçüm için uygun bir numune tutucu ile istenilen ölçümleri yapmak.Bir numunenin yüzey karakterizasyonu için, elektro-kimyasal ölçümlerden sonra, çözülmüş kalan tüm numuneleri çıkarmak ve durulanmış folyoları çekme sedyesinde birleştirmek için numuneyi suyla yıkayın. Gergin numunenin etrafında özel yapım numune tutucuları emniyete alın. Örnek yüzeyler daha sonra standart protokollere göre elektron mikroskobu tarayarak değerlendirilebilir.Nikel-titanyum folyoların 500 santigrat derecede oksidasyonu kalsinasyon ve rutil titanyum dioksit yüzey tabakası ile sonuçlanır. Tabakanın kalınlığı ve N-tipi doping derecesi, otuz dakikalık ısıtmadan sonra griden tek tip mavi-mor'a renk değişiminin gösterdiği gibi, annelik süresi ve sıcaklıktan etkilenir. Daha uzun ısıtma süreleri, kalın titanyum dioksit filmleri neden, ve mavi-mor renk kademeli bir kayıp eşlik ediyor.Termal ve mekanik stres altında Nitinol davranışı, iki farklı sansarkristal aşamaları arasında geri dönüşümlü katı hal faz dönüşümü yansıtır, bir sözde elastik yerine elastik malzeme yapma. Döngüsel fotometri ve lineer süpürme fotometrideneyleri, faradaik ve faradaik olmayan aralıklar gibi elektro-kimyasal sistemi anlamak için önemlidir. Daha fazla elektro-kimyasal karakterizasyon, elektrot yüzeyi reactivities zorlanma ile değişiklikleri incelemek için elektro-kimyasal empedans içerebilir.Hidrojen evrimreaksiyonu ve oksijen evrimreaksiyonu reaksiyonu faaliyetlerindeki artışların sadece elektro-aktif yüzeydeki artışlara bağlı olup olmadığını belirlemek için. Kapasitans ölçümleri farklı gerinim değerlerinde yapılabilir. Uygulamalı çekme gerilimi altında elektro aktivitelerinin elastik veya inelastik deformasyondan kaynaklanıp kaynaklanıolmadığını daha fazla belirlemek için, bozulmamış ve kasıtlı olarak çatlamış titanyum dioksit filmleriyle deneyler yapılabilir.Daha fazla sonuç elde etmek ve üretmek için numune nin düzgün bir şekilde monte edilmesi gerekir. Bu şablon sedye spektroskopi, trans-reabsorbsiyon, konfokal Raman veya probu mikroskopisi gibi birçok farklı karakterizasyon ve teknik, dahil edilebilir.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration

Mikroakışkan Sızma yoluyla üç boyutlu mikrostrüktürlü nanokompozitlerin İmalat

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

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

Camsı karbon ve flüor katkılı kalay oksit elektrotlar üzerinde vinil içerikli poli-piridil Kompleksinin indirgeyici elektrokimyasal

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

Karmaşık Oksit İnce Filmlerin Epitaksiyel Büyüme için atomik Tanımlı Şablonlar

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

Klorür iyonlarının Dinamik Elektrokimyasal Ölçüm

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

Puan Bağımlı Elipsometri Ölçümleri Soğutma İnce Camsı Filmlerin dinamikleri belirleme

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

Kimyasal Çözüm Biriktirme tarafından Silisyum üzerinde Makrogözenekli Epitaksiyel Kuvars Filmlerin Hazırlanması

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

CdSe @ CdS nanorods üzerinde İridyum Oksit Nanopartiküller Fotokimyasal Oksidatif Büyüme

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

Kapiler Elektroforez Real Time Kitosan Films üzerine Peptit Aşılama Monitör

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