Nanopartikuläre Übergangsmetalle sind in der Regel als isolierbare Teilchen zwischen 1 und 50 nm Größe definiert. Wie aus Abb. offensichtlich. 1., Stammt das Hauptinteresse auf mögliche Anwendungen dieser Materialien aus ihren riesigen Flächen. Es wurde berechnet, dass z. B. eine eiserne Würfel 10nm Größe 10% der Atome weist an der Oberfläche während Downsizing dieser Teilchen zu 2,5 nm setzt 60% der Atome an der Oberfläche.  | Abbildung 1. Nanopartikuläre Platin in hoher Auflösung Transmissionselektronenmikroskopie. |
Nanopartikuläre Transition Metal Forms Nanopartikuläre Übergangsmetall Materialien können in Form von gewonnen werden: · Metall Nanopulver , wo die Korngröße liegt zwischen 5 bis 50 nm · Metall -Nanopartikel von 1 bis 10 nm Größe mit einer relativ engen Größenverteilung · Nanopartikuläre Metallkolloide sind isolierbare Partikel mit Größen zwischen 1 und 15 nm, wo das Metall-Kerne aus der Agglomeration durch kolloidalen Schutz Schalen verhindert. Metall-Kolloide können in organischen Lösungsmitteln ("Organosole") oder Wasser ("Hydrosole") redispergiert werden. · Eine besondere Form der kolloidalen Metalle sind magnetische Flüssigkeiten, wo magnetische Metallteilchen Kerne wie Fe, Fe / Co-Legierungen oder Co durch Mono-oder Doppelschichten von speziellen Peptisation Agenten abgedeckt werden, um stabile Dispersionen ("Medien") in einer Vielzahl von organischen Medien geben (z. B. Kerosin, Silikonöl) oder Wasser · Im Gegensatz zu Nanopartikeln, die nur durch ihre Größe und Elementzusammensetzung charakterisiert sind, metallische Nanocluster enthalten eine definierte Anzahl von Metallatomen, zB Ti 13 oder Au 55. In einer Reihe von Fällen Nanocluster kann sogar als normaler chemischer Verbindungen mit definierten chemischen Formeln wie [Ti 13 x 6THF] oder Au 55 (PPh 3) 12 Cl 6 beschrieben werden. Top Down und Bottom Up-Verarbeitung Nanostrukturierte Metallpartikel wurden entweder durch so genannte "Top-Down-Verfahren", dh durch die mechanische Zerkleinerung von Schüttgütern Metalle, oder über "Bottom-up-Methoden", die auf der nass-chemischen Reduktion von Metallsalzen oder, alternativ, die kontrollierte Zersetzung verlassen erhalten metastabiler metallorganische Verbindungen wie Metallcarbonyle. Stabilisatoren und Stabilisierungsmittel Für die Herstellung von Nanopartikeln Metallkolloide eine Vielzahl von Stabilisatoren, wie zB Donorliganden, Polymere und Tenside, werden verwendet, um das Wachstum der zunächst gebildeten Nanocluster zu kontrollieren und sie von Agglomeration zu verhindern. Die chemische Reduktion von Übergangsmetallsalze in Gegenwart von Stabilisatoren zu nullwertigen Metallkolloide in wässrigen oder organischen Medien zu generieren wurde erstmals 1857 von M. Faraday veröffentlicht und dieser Ansatz hat sich zu einem der häufigsten und leistungsfähigsten Syntheseverfahren in diesem Bereich. Erste Reproduzierbare Standardprotokolle für Metallkolloid Vorbereitung Die erste reproduzierbare Standardprotokolle für die Herstellung von Metall-Kolloiden (zB für 20nm Gold durch Reduktion mit Natrium-Citrat) wurden von J. Turkevich gegründet. Er schlug auch vor einen Mechanismus für die schrittweise Bildung von Nanopartikeln auf die Keimbildung, Wachstum und Agglomeration, die im Wesentlichen noch gültig basiert. Daten von modernen Analysetechniken und neueren thermodynamischen und kinetischen Ergebnisse wurden verwendet, um dieses Modell zu verfeinern, wie in Abb. dargestellt. 2.  | Abbildung 2. Formation von nanostrukturierten Metall-Kolloiden durch das "Salz Reduktionsmethode". |
Keimbildung aus Metallsalzen In der embryonalen Phase der Keimbildung, wird das Metallsalz reduziert nullwertigen Metallatomen geben. Diese können in der Lösung mit weiteren Metallionen, Metall-Atome oder Cluster kollidieren zu einer irreversiblen "seed" aus stabilem Metall Kerne bilden. Der Durchmesser des "seed" Kerne deutlich unter 1 nm in Abhängigkeit von der Stärke der Metall-Metall-Bindungen und die Differenz zwischen der Redoxpotentiale der Metallsalz und das Reduktionsmittel angewendet werden. Die Bildung von Nanopartikeln Metallkolloide via "reduktive Stabilisierung" mit organo Aluminium Reagenzien verfolgt einen anderen Mechanismus, der erst kürzlich im Detail aufgeklärt. Metallkolloide als Katalysatoren In den letzten Jahrzehnten eine beträchtliche Menge von Wissen über diese Materialien angesammelt. Hochdisperses mono-und bimetallischen Kolloide können als Vorstufen für eine neue Art von Katalysator, der für beide in der homogenen und heterogenen Phasen verwendet werden. Neben den offensichtlichen Anwendungen in Pulver-Technologie, Materialwissenschaften und chemische Katalyse, haben neuere Studien das große Potential der untersuchten nanostrukturierten Metall-Kolloiden als vorteilhaft Brennstoffzellen-Katalysatoren. |