journal article·2011-03-08

Colloidal Polymerization of Polymer-Coated Ferromagnetic Cobalt Nanoparticles into Pt-Co3O4Nanowires

Pei Yuin Keng, Mathew M. Bull, In-Bo Shim, Kenneth G. Nebesny, Neal R. Armstrong, Younghun Sung, Kookheon Char, Jeffrey Pyun

Chemistry of Materials· Volume 23· Issue 5
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Abstract

In this report, functional one-dimensional (1-D) Pt-Co 3 O 4 heterostruc-tures with enhanced electrochemical properties were synthesized via colloidal polymerization of polymer-coated ferromagnetic cobalt nanoparticles (PS-CoNPs). Colloidal polymerization of dipolar nanoparticles into hollow metal−semiconductor nanowires was achieved via a consecutive galvanic replacement reaction between Co 0 and Pt 2+ precursors, followed by a nanoscale Kirkendall oxidation reaction and a calcination treatment. X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), high-angle annular dark field scanning TEM (HAADF-STEM), and field-emission scanning electron microscopy (FESEM) revealed the structural and morphological evolution of the hollow cobalt oxide nanowires ( D = 40 nm) with platinum nanoparticles (PtNPs; D ∼ 2 nm) entrapped within the growing oxide shell. Various calcination conditions were investigated via X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to obtain the optimal surface composition of the metallic Pt and semiconducting Co 3 O 4 phases. Cyclic voltammetry of the 1-D Pt-Co 3 O 4 heterostructures demonstrated a sevenfold enhancement in specific capacitance in comparison to the pristine Co 3 O 4 nanowires. Preliminary results also showed that the calcined 1-D Pt-Co 3 O 4 heterostructures catalytically hydrogenate methyl orange, and the rates of the hydrogenation were dependent on surface composition.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advancements in Battery Materials · Supercapacitor Materials and Fabrication · Electrocatalysts for Energy Conversion

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Chemistry, University of Arizona, Tucson, Arizona 85721, United States

Department of Nano and Electronic Physics, Kookmin University, Seoul, Korea, 136-702

World Class University Program for Chemical Convergence for Energy & Environment, Department of Chemical & Biological Engineering, Seoul National University, Seoul 151-744, Korea

References (100+)

Show source-provided references
1. Cozzoli P. D. · Chem. Soc. Rev. · 2006 · 35 · 119510.1039/b517790c ↗
2. Casavola M. · Eur. J. Inorg. Chem. · 2008 · 83710.1002/ejic.200701047 ↗
3. Bard A. J. · J. Phys. Chem. · 1982 · 86 · 17210.1021/j100391a008 ↗
4. Bard A. J. · J. Electroanal. Chem. · 1984 · 168 · 510.1016/0368-1874(84)87087-2 ↗
5. Nozik A. J. · Appl. Phys. Lett. · 1977 · 30 · 56710.1063/1.89262 ↗
6. Heller A. · J. Am. Chem. Soc. · 1982 · 104 · 694210.1021/ja00389a010 ↗
7. Kamat P. · J. Phys. Chem. C · 2007 · 111 · 283410.1021/jp066952u ↗
8. Kamat P. · J. Phys. Chem. C · 2008 · 112 · 1873710.1021/jp806791s ↗
9. Mokari T. · Science · 2004 · 304 · 178710.1126/science.1097830 ↗
10. Mokari T. · Nat. Mater. · 2005 · 4 · 85510.1038/nmat1505 ↗
11. Mills A. · Platinum Met. Rev. · 2003 · 47 · 210.1595/003214003X471212 ↗
12. Kortan A. R. · J. Am. Chem. Soc. · 1990 · 112 · 132710.1021/ja00160a005 ↗
13. Peng X. G. · J. Am. Chem. Soc. · 1996 · 119 · 701910.1021/ja970754m ↗
14. Subramanian V. · J. Phys. Chem. B · 2003 · 107 · 747910.1021/jp0275037 ↗
15. Subramanian V. · Langmuir · 2003 · 19 · 46910.1021/la026478t ↗
16. Wood A. · J. Phys. Chem. B · 2001 · 105 · 881010.1021/jp011576t ↗
17. Dawson A. · J. Phys. Chem. B · 2001 · 105 · 96010.1021/jp0033263 ↗
18. Teranishi T. · J. Am. Chem. Soc. · 2006 · 126 · 991410.1021/ja047606y ↗
19. Choi S.-H. · J. Am. Chem. Soc. · 2006 · 126 · 252010.1021/ja0577342 ↗
20. Kwon K.-W. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 1026910.1021/ja051713q ↗
21. Pellegrino T. · J. Am. Chem. Soc. · 2006 · 128 · 669010.1021/ja0607741 ↗
22. Wang C. · Adv. Mater. · 2009 · 21 · 1
23. Gu H. · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 566410.1021/ja0496423 ↗
24. Yu H. · Nano Lett. · 2005 · 5 · 37910.1021/nl047955q ↗
25. Choi S.-H. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 1557310.1021/ja805311x ↗
26. Shi W. · Nano Lett. · 2006 · 6 · 87510.1021/nl0600833 ↗
27. Costi R. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2010 · 49 · 487810.1002/anie.200906010 ↗
28. Buonsanti R. · J. Am. Chem. Soc. · 2006 · 128 · 1695310.1021/ja066557h ↗
29. Kudera S. · Nano Lett. · 2005 · 5 · 44510.1021/nl048060g ↗
30. Casavola M. · Nano Lett. · 2007 · 7 · 138610.1021/nl070550w ↗
31. Habas S. E. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 329410.1021/ja800104w ↗
32. Deka S. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 1281710.1021/ja904493c ↗
33. Elmalem E. · Adv. Mater. · 2008 · 20 · 110.1002/adma.200800044 ↗
34. Plante I. J.-L. · Chem. Mater. · 2009 · 21 · 366210.1021/cm900775w ↗
35. Talapin D. V. · J. Phys. Chem. C · 2007 · 111 · 1404910.1021/jp074319i ↗
36. Costi R. · Nano Lett. · 2008 · 8 · 63710.1021/nl0730514 ↗
37. Amirav L. · J. Phys. Chem. Lett. · 2010 · 111 · 105110.1021/jz100075c ↗
38. Steiner D. · Phys. Rev. Lett. · 2005 · 95 · 05680510.1103/PhysRevLett.95.056805 ↗
39. Yin Y. · Nature · 2005 · 437 · 66410.1038/nature04165 ↗
40. Guo Y.-G. · Adv. Mater. · 2008 · 20 · 287810.1002/adma.200800627 ↗
41. Osterloh F. E. · Chem. Mater. · 2008 · 20 · 3510.1021/cm7024203 ↗
42. Bruce P. G. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2008 · 47 · 293010.1002/anie.200702505 ↗
43. Long J. W. · Chem. Rev. · 2004 · 104 · 446310.1021/cr020740l ↗
44. Nam K. T. · Science · 2006 · 312 · 88510.1126/science.1122716 ↗
45. Zheng M.-B. · J. Phys. Chem. C · 2009 · 113 · 388710.1021/jp810230d ↗
46. Kandalkar S. G. · Appl. Surf. Sci. · 2008 · 254 · 554010.1016/j.apsusc.2008.02.163 ↗
47. Alexander B. D. · J. Mater. Chem. · 2008 · 18 · 229810.1039/b718644d ↗
48. Kanan M. W. · Science · 2008 · 321 · 107210.1126/science.1162018 ↗
49. Castro E. B. · J. Appl. Electrochem. · 1998 · 28 · 83510.1023/A:1003488409147 ↗
50. Woodhouse M. · Chem. Mater. · 2005 · 17 · 431810.1021/cm050546q ↗
51. Walsh A. · Energy Environ. Sci. · 2009 · 2 · 77410.1039/b822903a ↗
52. Tuysuz H. · Chem. Commun. · 2008 · 402210.1039/b808815b ↗
53. Svegl F. · J. Electrochem. Soc. · 1996 · 143 · 153210.1149/1.1836675 ↗
54. Estrada W. · J. Appl. Phys. · 1993 · 74 · 583510.1063/1.354203 ↗
55. Hardee K. L. · J. Electrochem. Soc. · 1977 · 21510.1149/1.2133269 ↗
56. Hu J. · J. Phys. Chem. B · 2006 · 110 · 2430510.1021/jp063216h ↗
57. Svegl F. · Electrochim. Acta · 2000 · 45 · 435910.1016/S0013-4686(00)00543-0 ↗
58. Matsui T. · J. Electrochem. Soc. · 2009 · 156 · K12810.1149/1.3129248 ↗
59. Kim B. Y. · J. Am. Chem. Soc. · 2010 · 132 · 323410.1021/ja908481z ↗
60. Keng P. Y. · ACS Nano · 2009 · 3 · 314310.1021/nn900483w ↗
61. Sun Y. G. · Adv. Mater. · 2003 · 15 · 64110.1002/adma.200301639 ↗
62. Park J.-I. · J. Am. Chem. Soc. · 2001 · 123 · 574310.1021/ja0156340 ↗
63. Smigelskas A. D. · Trans. AIME · 1947 · 171 · 130
64. Fan H. J. · Small · 2007 · 3 · 166010.1002/smll.200700382 ↗
65. Yin Y. · Science · 2004 · 304 · 71110.1126/science.1096566 ↗
66. Sun Y. · Nano Lett. · 2002 · 2 · 48110.1021/nl025531v ↗
67. Liang H.-P. · Chem. Commun. · 2004 · 149610.1039/b402745k ↗
68. Liang H.-P. · J. Phys. Chem. C · 2008 · 112 · 33810.1021/jp0752320 ↗
69. Liang H.-P. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2004 · 43 · 154010.1002/anie.200352956 ↗
70. Skrabalak S. E. · Acc. Chem. Res. · 2008 · 41 · 158710.1021/ar800018v ↗
71. Yin Y. · J. Am. Chem. Soc. · 2006 · 128 · 1267110.1021/ja0646038 ↗
72. Vasquez Y. · J. Am. Chem. Soc. · 2005 · 127 · 1250410.1021/ja054442s ↗
73. Zhai J. · J. Mater. Chem. · 2007 · 18 · 92310.1039/b715501h ↗
74. Zeng J. · Adv. Mater. · 2007 · 19 · 217210.1002/adma.200602440 ↗
75. Schwartzberg A. M. · J. Phys. Chem. C · 2007 · 111 · 1608010.1021/jp076034b ↗
76. Gao J. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2006 · 45 · 122010.1002/anie.200503486 ↗
77. Yin Y. · Adv. Funct. Mater. · 2006 · 16 · 138910.1002/adfm.200600256 ↗
78. Bull M. M. · J. Mater. Chem. · 2010 · 20 · 602310.1039/c0jm01042a ↗
79. Vanysek, P.In handbook of chemistry and physics;CRC Press:Boca Raton, 1995; pp8−21.
80. Park J.-I. · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 907210.1021/ja049649k ↗
81. Chen S.-C. · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 1381810.1021/ja802513y ↗
82. Chen Q.-S. · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2008 · 10 · 364510.1039/b802047g ↗
83. Liu L.-F. · Nano Lett. · 2009 · 9 · 435210.1021/nl902619q ↗
84. Guo S. · Chem.—Eur. J. · 2008 · 14 · 468910.1002/chem.200800077 ↗
85. Chen J. · Nano Lett. · 2005 · 5 · 205810.1021/nl051652u ↗
86. Guo S. · J. Phys. Chem. C · 2009 · 113 · 548510.1021/jp900493c ↗
87. Shukla A. K. · J. Electroanal. Chem. · 2001 · 504 · 11110.1016/S0022-0728(01)00421-1 ↗
88. Risbud A. S. · Chem. Mater. · 2005 · 17 · 83410.1021/cm0481269 ↗
89. Jerkiewicz G. · Electrochim. Acta · 2003 · 49 · 1451
90. Vetter K. J. · J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. · 1972 · 34 · 14110.1016/S0022-0728(72)80509-6 ↗
91. Ahmad M. · J. Phys. Chem. C · 2010 · 114 · 24310.1021/jp9089497 ↗
92. Schumacher L. C. · Electrochim. Acta · 1990 · 35 · 97510.1016/0013-4686(90)90030-4 ↗
93. Dong Z. · J. Phys. Chem. C · 2007 · 111 · 1847510.1021/jp075365l ↗
94. Langell M. A. · Phys. Rev. B · 1999 · 59 · 479110.1103/PhysRevB.59.4791 ↗
95. Gulino A. · Inorg. Chim. Acta · 2005 · 358 · 446610.1016/j.ica.2005.07.031 ↗
96. Pourbaix, M.Atlas of electrochemical equilibria in aqueous solutions;Pergamon:London, 1966; pp322−329.
97. Lichusina S. · Chemija · 2008 · 19 · 7
98. Barbero C. · Electrochem. Commun. · 2001 · 3 · 11310.1016/S1388-2481(01)00107-2 ↗
99. Perez J. · Electrochim. Acta · 1998 · 44 · 132910.1016/S0013-4686(98)00255-2 ↗
100. Mayrhofer K. J. J. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 1634810.1021/ja9074216 ↗