钯-铂基双面神微马达的运动行为研究

为了研究双金属基微马达的驱动机制,利用磁控溅射技术制备聚苯乙烯(PS)@钯Pd-铂Pt双面神微马达,采用扫描电子显微镜和光学显微镜表征该微马达的结构、形貌和运动行为,并通过对比实验和数值模拟推测验证该微马达驱动机制。结果表明:PS@Pd-Pt微马达由Pd、 Pt双金属层在PS微球表面半包覆形成,具有双面神结构,直径约为2μm;PS@Pd-Pt双面神微马达在过氧化氢H_(2)O_(2)溶液中一开始朝着PS侧正向运动,随后速度逐渐减小,然后发生自发转向朝着Pd-Pt双金属侧反向运动;该微马达正向运动的驱动机制为Pt催化H_(2)O_(2)产生的非离子型自扩散泳以及Pt层厚度不均匀导致的自电泳共同作用,反向运动的机制为外部Pt与内部Pd双金属形成的自电泳作用。

铂基双面神微纳米马达运动的增强策略

铂基微纳米马达制备简单,组成稳定,多作为典型体系开展化学驱动微纳米马达的相关研究。化学驱动微纳米马达的运动易受提供驱动力的化学反应的制约,很难在不改变燃料浓度的情况下实现运动速度的提升。将铂基双面神微纳米马达作为研究对象,探索化学驱动微纳米马达的运动增强策略;通过引入过渡金属氧化物层构建异质结,在聚苯乙烯微球(PS)@过渡金属氧化物(CuO或WO_(3))核壳粒子表面半包覆铂,构建PS@过渡金属氧化物-铂基双面神微纳米马达。结果表明:通过构建异质结,H_(2)O_(2)的催化转化速率得到提升,铂基双面神微纳米马达的运动速度从22μm/s提升至35μm/s,实现铂基双面神微纳米马达的运动增强,运动速度的提升取决于铂与过渡金属氧化物之间的电子迁移速率。