پوشش‌دهی نانوذرات نیکل با سیلیکا برای ساخت کاتالیست

پژوهشگران با پوشش‌دهی نانوذرات نیکل با سیلیکا موفق به تولید ساختار متخلخلی با مساحت سطحی بالا شدند که از آن می‌توان به‌عنوان کاتالیست استفاده کرد.

محقق دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی روشی ارائه کردند که با استفاده از آن می‌توان سطح نانوذرات نیکل را با استفاده از پوسته‌ای از جنس سیلیکا پوشش داد که در نهایت نانوذرات نیکل اکسید شده توسط پوششی از جنس سیلیکای متخلخل محاط می‌شود. با این کار مساحت سطحی نانوذرات نیکل افزایش می‌یابد که برای استفاده از این نانوذرات در بخش کاتالیست بسیار مهم است.
جو تریسی از محققان این پروژه می‌گوید: «نیکل کاربرد وسیعی در بخش کاتالیست دارد. یکی از دلایل پوشش‌دهی نیکل با استفاده از ذرات سیلیکا آن است که بتوان کارایی این ماده را در فرآیندهای کاتالیستی افزایش داد. وجود ذرات متخلخل سیلیکا روی سطح نیکل موجب افزایش مساحت سطحی می‌شود.»
در این پروژه محققان از راهبردی موسوم به میکروآمولوسیون معکوس یا مایسل معکوس استفاده کردند تا پوشش سیلیکا روی سطح نانوذرات نیکل قرار گیرد. نانوذرات مورد استفاده 27 نانومتر قطر دارند. نتایج نشان داد که این روش منجر به تشکیل یک هسته‌ی 7 نانومتری از نیکل اکسید و لایه‌ای ماهواره‌ای از نیکل اکسید شده به قطر 2 نانومتر می‌شود. کل این ساختار توسط یک پوشش از جنس سیلیکا به قطر 30 نانومتر محاط می‌شود.
برایان لینج از محققان این پروژه می‌گوید: «در ابتدا پنداشتیم که اشتباه کرده‌ایم، اما زمانی که این نتیجه چند بار تکرار شد، دریافتیم که نتیجه صحیح است. زمانی که واکنش اکسیداسیون و احیا در دمای بالا انجام شد، هیچ تغییر شکل و ابعادی در نانوذرات نیکل و نیکل ماهواره‌ای دیده نشد؛ بنابراین می‌توان از این ساختار به‌عنوان کاتالیست در واکنش‌های شیمیایی استفاده کرد.»
حمایت مالی این پروژه توسط بنیاد ملی علوم انجام شده و محققان آزمایشگاه تحقیقات نیروی هوایی آمریکا نیز در این پروژه مشارکت داشتند.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان Synthesis and Chemical Transformation of Ni Nanoparticles Embedded in Silica در نشریه Nanoscale به چاپ رسیده است.