Fabrication of nanoparticles by electric discharge plasma in liquid

• Autorzy: Yatsu S , Takahashi H. , Sasaki H. , Sakaguchi N , Ohkubo K , Muramoto T. , Watanabe S.

Warianty tytułu

PL

Nanocząstki wytworzone metodą wyładowań elektrycznych w cieczy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The electric plasma discharge method involves the application of a voltage between a cathode and anode in a conductive electrolytic solution to create a discharge plasma at the cathode. When certain material is used as the cathode, small droplets are emitted with the plasma discharge, and the melted droplets are rapidly cooled in the solution to form nanoscale particles of the material. In this work, nanoparticles of Al, Au, Si, and various alloys of between 100 nm and less than 10 nm in size were produced and characterized. Characterization of Si nanoparticles is especially important because their use in lithium batteries greatly influences battery performance. It was found by high resolution electron microscopy and microstructural surface analysis that oxidation layers of a few nm in thickness were formed on the surface of the Si nanoparticles.

PL

W metodzie wyładowań elektrycznych w cieczy pod wpływem przyłożonej różnicy potencjałów pomiędzy anodą i katodą zanurzonymi w elektrolicie dochodzi do wyładowania plazmy na katodzie. Gdy zastosuje się materiał jako katodę, podczas wyładowania plazmy tworzą się małe krople ciekłego materiału, które gwałtownie krzepną w elektrolicie. W ten sposób wytwarzane są cząstki nanometrycznej wielkości. Przy użyciu tej metody możliwe jest wytwarzanie nanocząstek różnych materiałów. Wytworzone nanometryczne cząstki Al, Au, Si oraz stopów miały wymiary od 100 nm do poniżej 10 nm. W szczególności nanocząstki Si stosowane do wytwarzania baterii litowych znacząco wpływają na wydajność baterii, z tego tez powodu bardzo ważne jest scharakteryzowanie tych cząstek. Obserwacje przy użyciu wysokorozdzielczej transmisyjnej mikroskopii elektronowej i analiza mikrostruktury nanocząstek Si wskazują, że na powierzchni cząstek znajduje się warstwa tlenków o grubości kilku nm.

Słowa kluczowe

EN

nanoparticles; plasma discharge; electrolysis; silicon

PL

nanocząsteczki; wyładowania plazmowe; elektroliza; krzem

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 2
• Strony: 425--429
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Yatsu S

• Sapporo Nano-Ball Technology, LLC, Sapporo, Japan
• Faculty of Engineering, Hokkaido University, Sapporo, Japan

autor

Takahashi H.

• Sapporo Nano-Ball Technology, LLC, Sapporo, Japan

autor

Sasaki H.

• Environmental Engineering, CO, LTD, Sapporo, Japan

autor

Sakaguchi N

• Faculty of Engineering, Hokkaido University, Sapporo, Japan

autor

Ohkubo K

• Faculty of Engineering, Hokkaido University, Sapporo, Japan

autor

Muramoto T.

• Sapporo Nano-Ball Technology, LLC, Sapporo, Japan

autor

Watanabe S.

• Faculty of Engineering, Hokkaido University, Sapporo, Japan

Bibliografia

• [1] N. Tohima, et al., Chem. Mater. 11, 33 (1999).
• [2] G. Schmid, G.L. Hornyak, Curr. Opin. Solid State Mater. 2, 204 (1995).
• [3] A. Nakajima, et al., Appl. Phys. Lett. 70, 1742 (1999).
• [4] M. Kawasaki, N. Nishimura, J. Phys. Chem. C112, 15647 (2008).
• [5] K. Horiike, K. Kataoka, Bionanotechnology, Ohmusha, 2003.
• [6] J. H. Jang, J. Lin, Surf. Coat. Technol. 202, 6136 (2008).
• [7] K.Takada, et al., J. Power Sources 146, 703 (2005).
• [8] B. Liu, et al., Appl. Phys. Lett. 90, 044103 (2007).
• [9] H. Muto, et al., J. Phys. Chem.C112, 5810 (2008).
• [10] A. Shimofusa, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 74, 2996 (2005).
• [11] Y. Kitamura, et al., Power Technol. 176, 93 (2007).
• [12] Y. Kitamura, et al., J. Alloys Compd. 455, L1 (2008).
• [13] K. Azumi, et al., Hyomen Gijutsu 56, 938 (2008).
• [14] A. Toriyabe, S. Watanabe, S. Yatsu, T. Shibayama, Appl. Phys. Lett. 91, 0415018 (2007).
• [15] N. Takami, H. Inagaki, T. Morita, Toshiba Review 61, 6 (2006).
• [16] Y. Toriyabe, Formation of ultra fine particles by liquid discharge and its control. Master thesis, Hokkaido University, Sapporo, Japan (2007).
• [17] H. Sasaki, S. Watanabe, S. Yatsu, Y. Matsuo, H. Takahashi, Nanotech Japan Bulletin, 5 (2011).
• [18] G. Saito, S. Hosokai, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 79, 294 (2010).
• [19] H. Li, H. Xuejie, L. Chen, Z. Wu, Y. Liang, Electrochemical and Solid-State Letters 2, 547 (1999).
• [20] K. Hanai, Development of nano-Si/C composite anode materials for lithium ion batteries with high energy density, Master’s Thesis, Mie University, 2004