Reactivity and structural evolution of urchin-like Co nanostructures under controlled environments

Autor: Dembele, K., Moldovan, S., Hirlimann, Ch, Harmel, Justine, Soulantika, K., Serp, Philippe, Chaudret, Bruno, Gay, A. S., Maury, S., Berliet, A., FECANT, A., Ersen, O.
Přispěvatelé: Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), IFP Energies nouvelles (IFPEN), Groupe de physique des matériaux (GPM), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - 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Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Journal of Microscopy
Journal of Microscopy, 2018, 269 (2), pp.168-176. ⟨10.1111/jmi.12656⟩
Journal of Microscopy, Wiley, 2018, 269 (2), pp.168-176. ⟨10.1111/jmi.12656⟩
ISSN: 0022-2720
1365-2818
DOI: 10.1111/jmi.12656⟩
Popis: International audience; In situ transmission electron microscopy (TEM) of samples in a controlled gas environment allows for the real time study of the dynamical changes in nanomaterials at high temperatures and pressures up to the ambient pressure (105 Pa) with a spatial resolution close to the atomic scale. In the field of catalysis, the implementation and quantitative use of in situ procedures are fundamental for a better understanding of the behaviour of catalysts in their environments and operating conditions. By using a microelectromechanical systems (MEMS)-based atmospheric gas cell, we have studied the thermal stability and the reactivity of crystalline cobalt nanostructures with initial ‘urchin-like’ morphologies sustained by native surface ligands that result from their synthesis reaction. We have evidenced various behaviors of the Co nanostructures that depend on the environment used during the observations. At high temperature under vacuum or in an inert atmosphere, the migration of Co atoms towards the core of the particles is activated and leads to the formation of carbon nanostructures using as a template the initial multipods morphology. In the case of reactive environments, for example, pure oxygen, our investigation allowed to directly monitor the voids formation through the Kirkendall effect. Once the nanostructures were oxidised, it was possible to reduce them back to the metallic phase using a dihydrogen flux. Under a pure hydrogen atmosphere, the sintering of the whole structure occurred, which illustrates the high reactivity of such structures as well as the fundamental role of the present ligands as morphology stabilisers. The last type of environmental study under pure CO and syngas (i.e. a mixture of H2:CO = 2:1) revealed the metal particles carburisation at high temperature.
Databáze: OpenAIRE
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