納米顆粒制備技術(shù)之干法氣溶膠納米打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域介紹

上一篇文章我們簡單的認(rèn)識(shí)了干法氣溶膠納米打印技術(shù)，一種基于氣溶膠的直寫方法能夠?qū)崿F(xiàn)具有獨(dú)特性能的無機(jī)納米結(jié)構(gòu)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(shù)可以用在哪些領(lǐng)域？

使用納米印刷沉積系統(tǒng)，可以自動(dòng)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(lǐng)域具有高通量篩選價(jià)值。采用高通量的篩選方法可以將新材料開發(fā)所需的時(shí)間從幾個(gè)月縮短到幾天，大大加速了材料開發(fā)過程。

1. 電催化
當(dāng)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(xué)過程具有可擴(kuò)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(jìn)行了不同比例電催化劑的高通量篩選實(shí)驗(yàn)。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(diǎn)陣列（使用 VSP-P1）。然后同時(shí)測試這 64 種催化劑的 OER 性能，有效的減少了催化劑篩選時(shí)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(shí)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(xué)手段合成納米催化劑，還需要與添加劑混合制成漿料后進(jìn)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(shí)現(xiàn)如 Ir, Pt 等納米催化劑的直接生成以及直寫沉積。同時(shí)，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(dāng)前的金屬氧化物(Mox)氣體傳感器能夠檢測多種氣體，但對(duì)單個(gè)分子的選擇性很差。為了提高選擇性，對(duì)不同材料組合進(jìn)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(gè)過程是自動(dòng)且可重復(fù)的，可以快速篩選不同的組合。
 

兩個(gè)氧化鋅基化學(xué)電阻器（CR1和 CR2）在暴露于三個(gè)連續(xù)甲苯脈沖后的實(shí)時(shí)電阻
 

CR 響應(yīng)與甲苯濃度的關(guān)系
兩個(gè) CR 的響應(yīng)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(qiáng)拉曼光譜 (SERS) 是一種高度靈敏的檢測技術(shù)，可以極大地促進(jìn)化學(xué)和生物傳感技術(shù)在多領(lǐng)域的應(yīng)用。利用 VSP-P1 納米印刷沉積系統(tǒng)進(jìn)行無配體印刷納米粒子印刷，制備納米多孔結(jié)構(gòu)傳感器已被證明對(duì)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(dòng)化程度高，基板的優(yōu)化可在數(shù)月內(nèi)實(shí)現(xiàn)。由于該技術(shù)的可重現(xiàn)性較好，使用不同的基板時(shí)，也不需要改變納米粒子的合成和沉積過程即可實(shí)現(xiàn)批量合成工藝。
 

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