Исследование эволюции нанокристаллов платины методами просвечивающей электронной микроскопии в окислительной и восстановительной средах

Нанокристаллы металлов обладают уникальными свойствами благодаря высокому коэффициенту отношения поверхности к объему и обладают большим потенциалом для применения в области электроники, магнетизма, оптики и катализа. Однако их высокая удельная площадь поверхности приводит к быстрому укрупнению в процессе эксплуатации, что может значительно ухудшить их эксплуатационные характеристики, особенно когда они подвергаются воздействию различных химических сред или при высоких температурах. Поэтому прямая визуализация структурной эволюции нанокристаллов при их укрупнении имеет решающее значение для понимания механизма и разработки более эффективных средств для улучшения стабильности размеров нанокристаллов. В этой работе мы исследовали структурную эволюцию нанокристаллов платины (Pt) размером ~4 нм на пленке SiNx как в окислительной, так и в восстановительной среде при умеренной температуре (300оС) с помощью метода просвечивающей электронной микроскопии окружающей среды с поправкой на аберрации (ETEM). Размеры нанокристаллов остаются практически неизменными при отжиге в кислородной атмосфере с образованием летучих PtOx на поверхности, что препятствует спеканию нанокристаллов и приводит к потере Pt. С другой стороны, в восстановительной атмосфере наблюдалось явное укрупнение нанокристаллов в результате созревания по Оствальду, миграции и слияния нанокристаллов. Наши результаты раскрывают динамическую структурную эволюцию нанокристаллов в различных средах и предлагают возможные способы улучшения стабильности размеров нанокристаллов.