Polymer assisted fabrication of nanoparticles on electrospun nanofibers

Abstract

Nanoteknolojinin uygulanabilirliği, nanometre boyutundaki yapıların sentezlenebilirliği ve bunların önceden tanımlanmış yerlere doğru olarak yerleştirilebilmesine bağlıdır. Bu çalışmada amaç, elektrodokuma nano-lifler üzerinde polimer destekli olarak üretilen nanoparçacıkların boyut ve dağılımlarını kontrol etmektir. Nanoparçacıkların sentezini düzenlemek için elektrodokuma polimerik nano-lifler kalıp malzemesi olarak kullanılmıştır. Bloksal ve rastgele yapıda sentezlenmiş olan kopolimer yapılar, elektrostatik etkileşimlerin boyut kontrolündeki önemli değişkenlerden biri olduğunu göstermiştir. Elektrodokuma süreç değişkenleri detaylı olarak incelenirken, farklı indirgenler ve ısıl muameleyle süreç değişkenlerinin nanoparçacık üretim metodu üzerindeki etkisi incelenmiştir. Süreç koşullarının seçici olarak belirlenmesiyle, 600oC'de 2-5 nm'den, 1000oC'de 10-17 nm'ye kadar farklı boyutta nanoparçacıklar üretilebilmiştir. Karbon nanolifler üzerinde üretilmiş olan metal nanoparçacıklar Pt için 34,6 m2/g ve Pd için 22,4 m2/g elektroaktif katalitik aktivite göstermiştir. Bu sonuçlar karbonize nanolifler üzerinde sentezlenmiş olan metal nanoparçacıkların yakıt pili uygulamalarında kullanabileceğini göstermiştir.

The viability of nanotechnology strongly depends on its ability to synthesize nanometer-sized building blocks and to position them precisely at a predefined location. In this study, the aim is to control the size and distribution of nanoparticles by polymer assisted fabrication through electrospun nanofibers. Electrospun polymeric nanofibers were chosen as template materials to tune the synthesis of nanoparticles. Synthesis of different polymer structures of block and random copolymers showed that the electrostatic interactions are one of the key parameters for size control. Electrospinning parameters were examined in detail and different reduction agents and heat treatments were applied to investigate the effect of processing conditions on nanoparticle generations. By selectively changing the process conditions, nanoparticles on the order of 2-5 nm at 600oC to 10-17 nm at 1000 oC could be generated. The catalytic activities of metal nanoparticles on carbon nanofibers showed an electroactive active surface area of 34.6 m2/g for Pt and 22.4 m2/g for Pd. These results confirmed the feasibility of the use of metalized nanoparticles on carbonized nanofibers as catalysts for fuel cell applications.