Nieuwe methode voor het vaststellen van waterstofisotopen in titaniumhydride -nanofilms zou waterstofopslag kunnen bevorderen

In een studie gepubliceerd in Nature Communications hebben onderzoekers van het Institute of Industrial Science aan de [录田 1] Universiteit van Tokio een methode gerapporteerd om de locatie van waterstof in nanofilms te bepalen.

Omdat ze erg klein zijn, kunnen waterstofatomen gemakkelijk migreren naar het kader van andere materialen. Titanium absorbeert waterstof om titaniumhydriden te geven, waardoor het nuttig is voor toepassingen zoals waterstofopslag.

Begrijpen hoeveel waterstofatomen aanwezig zijn en waar ze precies zijn, kan de sleutel bieden om de eigenschappen van het materiaal te afstemmen. Het detecteren van waterstof met veelgebruikte technieken, zoals elektronsondes en röntgenfoto's-is echter een uitdaging vanwege hun gebrek aan gevoeligheid voor de kleine atomen.

De onderzoekers combineerden twee technieken-nucleaire reactie-analyse (NRA) en ionkanalen om een ​​tweedimensionale hoekmapping van titaniumhydride nanofilms te genereren.

"We hebben een tih1.47 nanofilm goed bekeken", legt de hoofdauteur van de studie Takahiro Ozawa uit. "Inzicht in nanofilms is nuttig, aangezien veel waterstofgerelateerde toepassingen oppervlakte- en ondergrondse reacties inhouden. We konden zowel de waterstof- als de deuteriumatomen in de nanofilm precies vinden."

Alle Deuterium-atomen-een isotoop van waterstof met het dubbele van zijn massa--------gericht op locaties in het titaniumkristal dat bekend staat als tetraëdrische posities. 11% van de aanwezige waterstofatomen was echter op locaties beschreven als octaëdral. Berekeningen toonden aan dat het hebben van deze variëteit in de sites de symmetrie verlaagde, waardoor het rooster stabieler werd.

Omdat de Deuterium -atomen geen octaëdrische plaatsen bezetten vanwege nucleaire kwantumeffecten, kan het regelen van de verhouding van waterstofisotopen worden gebruikt als een middel om de stabiliteit en eigenschappen van nanofilms te tunen op basis van de beoogde toepassing.

"In staat zijn om onderscheid te maken tussen de twee isotopen in de hydride onthulde een kans voor controle", zegt Katsuyuki Fukutani, senior auteur. "Dit zal duidelijk belangrijke praktische toepassingen hebben voor het produceren van bepaalde door waterstof geïnduceerde fenomenen."

Het verbeterde begrip van titaniumhydride nanofilms zal naar verwachting ook bijdragen aan waterstofopslag, vaste elektrolyt en heterogene katalysetoepassingen terwijl we in de richting van praktische en veilige groene oplossingen voor de toekomst gaan.