高通量催化筛选纯纳米粒子-纳米科学仪器英超利物浦足球俱乐部

电催化材料的高通量筛选是开发新一代能源解决方案的必要条件。新型稳定催化剂的鉴定需要对材料组成和粒度进行高通量筛选，以了解基本的反应机理和物理化学性质[1,2]。理解和开发这些新型纳米材料将有助于开发能源存储和燃料电池的技术改进。

开发这些实验的挑战是用一种可重复的方式合成样品。例如，表面活性剂辅助镍和铁催化剂的种子生长合成对纳米颗粒的形貌和稳定性有显著影响，去除这些合成技术所固有的表面活性剂和其他污染物具有挑战性。这个过程是困难的，耗时的，经常产生不可复制的结果。

为了应对这些挑战，VSParticle公司利用火花烧蚀技术开发了VSP-G1纳米颗粒发生器。能够在控制尺寸的情况下制造化学纯度在20纳米以下的粒子，下面详述的实验装置提供了一种新的解决方案来生成、沉积和评估纯或合金镍和铁纳米粒子的组成。

材料的组成和负载对电催化剂的效率有影响。在这个实验中，我们证明了用VSP-G1和VSP-P1打印机将不同的纳米颗粒组成沉积成二维阵列，可以将无配体纳米颗粒沉积到高通量芯片上。

图1:VSParticle纳米颗粒发生器VSP-G1与VSP-P1纳米多孔打印机并行安装，可将无机纳米结构材料打印在任何基片上。

用于高通量筛选的纳米颗粒沉积的设置

一组8×8点印刷在镍基板上，设计用于高通量分析。沉积时间和成分对析氧反应(OER)的影响如下图所示，细胞电位随镍铁纳米颗粒比例和沉积时间的变化。

图2:测量的电池电位(等高线)作为镍/铁比和沉积时间(沉积质量)的函数。

两个VSP-G1单元与VSP-P1单元并联。通过改变两个单元的电压、电流和载气流量来控制材料的相对组成。

将所述纳米颗粒气溶胶引入真空室，其中所述气溶胶的一部分用于打印。沉积的圆点直径约为3毫米。

沉积材料的量由沉积时间控制，从1-320秒不等。

当细胞电位从2.60 V降至2.32 V时，筛选结果最佳。
结合印刷和筛分系统，可以大大减少催化剂显影时间。

图3:测量的细胞电位与总沉积时间(沉积质量)的关系图显示了产生的8 Ni/Fe比值。