納米顆粒制備技術之干法氣溶膠納米打印技術的應用領域介紹

上一篇文章我們簡單的認識了干法氣溶膠納米打印技術，一種基于氣溶膠的直寫方法能夠?qū)崿F(xiàn)具有獨特性能的無機納米結構材料的打印直寫。

那么本篇文章我們來簡單介紹一下干法氣溶膠納米打印技術可以用在哪些領域？

使用納米印刷沉積系統(tǒng)，可以自動的打印不同成分和/或?qū)雍竦募{米多孔材料。在電催化、氣體傳感器和 SERS 領域具有高通量篩選價值。采用高通量的篩選方法可以將新材料開發(fā)所需的時間從幾個月縮短到幾天，大大加速了材料開發(fā)過程。

1. 電催化
當前，許多性能好的電催化劑均采用昂貴的貴金屬基材料。而為了使電化學過程具有可擴展性和商業(yè)可行性，此類電催化劑的貴金屬含量必須顯著降低，或用更便宜的賤金屬作為替代。

我們與 Avantium 教授合作，進行了不同比例電催化劑的高通量篩選實驗。選取不同的 Fe/Ni 比例和不同層厚度，直接在高通量催化測試系統(tǒng)上打印 8x8 點陣列（使用 VSP-P1）。然后同時測試這 64 種催化劑的 OER 性能，有效的減少了催化劑篩選時間。
 

等值線圖顯示電池電位隨鎳/鐵發(fā)生器功率比和沉積時間的變化

2. 電解水制氫
催化劑涂層膜(CCMs) 是 PEM 電解水的核心組件，傳統(tǒng)方法不僅需要利用化學手段合成納米催化劑，還需要與添加劑混合制成漿料后進行如絲網(wǎng)印刷等方式沉積在膜表面。

使用 VSP-P1 納米催化劑印刷沉積系統(tǒng)，可以實現(xiàn)如 Ir, Pt 等納米催化劑的直接生成以及直寫沉積。同時，由于制取的顆粒尺寸更小，表面更干凈，可有效降低催化劑使用量，節(jié)約成本。
 

VSP 產(chǎn)生的粒徑更小

3. 傳感器
當前的金屬氧化物(Mox)氣體傳感器能夠檢測多種氣體，但對單個分子的選擇性很差。為了提高選擇性，對不同材料組合進行篩選是必要的。使用 VSP-P1，可以局部打印特定成分的混合金屬氧化物涂層，整個過程是自動且可重復的，可以快速篩選不同的組合。
 

兩個氧化鋅基化學電阻器（CR1和 CR2）在暴露于三個連續(xù)甲苯脈沖后的實時電阻
 

CR 響應與甲苯濃度的關系
兩個 CR 的響應表明氣體傳感性能具有良好的重現(xiàn)性

4. SERS 優(yōu)化
表面增強拉曼光譜 (SERS) 是一種高度靈敏的檢測技術，可以極大地促進化學和生物傳感技術在多領域的應用。利用 VSP-P1 納米印刷沉積系統(tǒng)進行無配體印刷納米粒子印刷，制備納米多孔結構傳感器已被證明對于開發(fā)用于不同物質(zhì)分析的 SERS 基板非常有效。此外，由于樣品制備簡單且自動化程度高，基板的優(yōu)化可在數(shù)月內(nèi)實現(xiàn)。由于該技術的可重現(xiàn)性較好，使用不同的基板時，也不需要改變納米粒子的合成和沉積過程即可實現(xiàn)批量合成工藝。
 

利用氣溶膠技術在基底表面進行納米材料噴涂，繪制相應的電極（包括常見的Au， Ag，Cu等等離子激元材料。這些材料會產(chǎn)生較強的等離子激元效應，使拉曼信號大大增強，便于進行微量的物質(zhì)探測。