Для получения наноструктур платины обычно применяется восстановление растворов солей Pt(VI) в присутствии органических поверхностно-активных веществ или полимерных стабилизаторов при повышенных температурах. Таким методом получаются нанотрубки и нанопроволка из платины. Однако недавно был разработан простой способ получения наноструктурированной платины из раствора без участия ПАВ, при этом удалось нанести такую наноструктурированную платину на углеродную бумагу – основной кандидат на "должность" каталитического слоя мембран топливных элементов.
Для синтеза использовали реакцию восстановления платины из раствора гексахлорплатиновой кислоты муравьиной кислотой: H2PtCl6 + 2HCOOH → Pt + 6Cl– + 6H+ + 2CO2. Растворы этих двух веществ смешали при комнатной температуре и атмосферном давлении и оставили на 16 часов. В результате реакции образовались наноцветки платины (рис.1). На основании данных рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии был сделан вывод о том, что полученные наночастицы образованы из платины. На рисунке 2 представлены данные просвечивающей электронной микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения. Диаметр нанонитей платины составляет около 4 нм. Расстояние между плоскостями <111> составляет 0,225 нм, что хорошо соотносится с результатом для объёмной платины.
Увеличивая температуру реакции, авторы получили агломераты частиц размером несколько нанометров (рис.3). При последовательном увеличении времени реакции от 4 до 16 часов с шагом 4 часа было показано, что сначала образуются агломераты зародышей, из которых начинался рост "лепестков" наноцветка в направлении <111> (рис.4). На рисунке 5 представлена схема образования подобной наноструктуры.
Далее наноцветками платины были покрыты волокна углеродной бумаги (рис.6) и проведены электрохимические исследования (рис.7). Было измерено также зарядовое число (QH) равное 34,5 мКл/см2. Из данных нейтронно-активационного анализа была рассчитана поверхностная плотность платины, равная 0.166 мг/см2. Таким образом, было получено значение 207.9 мКл/(мг Pt), что сопоставимо со значением промышленного электрода ELAT - 205 мКл/(мг Pt). Исходя из формулы SEL = QH/(Qref × поверхностная плотность Pt), была рассчитана электрохимически активная площадь платины на поверхности углеродной бумаги, равная 99 м2/г Соответствующее значение для ELAT электрода составляет 97,6 м2/г, а Qref = 0.21мКл/см2, что соответствует поверхностной плотности платины 1.3*1015 атомов/см2.
Авторы работы уверены в том, что эта разработка найдёт своё применение в топливных элементах и, возможно, других электрохимических устройствах.
