双连续纳米多孔金属中离子传输的微观结构依赖性
应用物理
2021-08-27 v1 化学物理
摘要
纳米孔中的离子传输是释放双连续纳米多孔（NP）金属作为电化学装置中先进电极全部潜力的关键。对均匀 NP 金属结构的精确控制也为我们提供了一个独特的机会，以理解复杂结构如何在纳米尺度上决定传输。对于由 Ag-Au 合金去合金化得到的 NP Au，我们可以通过等温粗化将孔径在 13 nm 至 2.4 微米范围内调节，孔隙率在 38% 至 69% 之间调节。对于由 AgCl 还原诱导分解得到的 NP Ag，我们还可以额外控制其结构层级和孔隙取向。我们测量了 1 M NaClO4 穿过这些作为膜的 NP 金属的有效离子电导率，其范围在自由溶液的 7% 至 44% 之间，对应计算出的孔隙曲折度在 2.7 至 1.3 之间。NP Au 的曲折度对孔径和孔隙率均表现出弱依赖性，这与粗化中观察到的自相似性一致，但孔径 < 25 nm 的情况除外，我们认为其偏离了良好粗化的孔隙几何形状。对于 NP Ag，层级结构的低曲折度可用 Maxwell-Garnett 方程解释，而取向结构的低曲折度则凸显了随机取向是其他 NP 金属中传输缓慢的原因。最后，我们利用这两种低曲折度的 NP Ag 实现了高电流密度的 CO2 还原，证明了结构-传输关系对设计功能性 NP 金属的重要性。
引用
@article{arxiv.2108.11529,
title = {The microstructural dependence of ionic transport in bi-continuous nanoporous metal},
author = {Congcheng Wang and Anson Tsang and Diwen Xiao and Yuan Xu and Shida Yang and Ling-Zhi Liu and Qiang Zheng and Pan Liu and Hai-Jun Jin and Qing Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.11529},
year = {2021}
}
备注
23 pages, 5 figures