The adsorption behavior of perfluorosulfonated ionomers (PFSIs) on a Pt(111) surface in various solvents is investigated by in situ atomic force microscopy (AFM) and discussed on the basis of aggregation of PFSIs in the liquid phase. The AFM images show that, in an aqueous solution of PFSI (0.1 wt % Nafion + 99.9 wt % water), PFSI aggregates with a lateral size of 20–200 nm adsorb on the Pt(111) surface. In a PFSI solution containing a small amount of 1-propanol (0.1 wt % Nafion + 99.5 wt % water + 0.4 wt % 1-propanol), however, slightly smaller aggregates adsorb on the Pt(111) surface. Such solvent-dependent sizes of adsorbed aggregates are in reasonable agreement with apparent hydrodynamic radii of PFSIs in the corresponding solutions determined by dynamic light scattering (DLS) while assuming the formation of spherical aggregation. Interestingly, a step-terrace structure characteristic to a clean Pt(111) surface is observed in a propanol-rich PFSI solution (0.1 wt % Nafion + 44.45 wt % water + 55.45 wt % 1-propanol) but X-ray photoelectron spectroscopy clearly indicates the existence of fluorocarbon species at the Pt(111) surface, suggesting the formation of a smooth adsorbed layer of PFSIs in a lying down configuration. Absence of any features assignable to aggregates in DLS data suggests well-dispersion of PFSIs in such propanol-rich solution without aggregations. Thus, the adsorbed structure of PFSIs at Pt surfaces can be controlled by tuning the composition of mixed solvent, which affects the aggregation of PFSI in the liquid phase.

中文翻译：

---

全氟磺化离聚物在Pt（111）表面上的溶剂依赖性吸附，使用原子力显微镜

通过原位原子力显微镜（AFM）研究了全氟磺化离聚物（PFSI）在Pt（111）表面在各种溶剂中的吸附行为，并在液相中PFSI聚集的基础上进行了讨论。AFM图像显示，在PFSI水溶液（0.1 wt％Nafion + 99.9 wt％水）中，PFSI聚集体的横向尺寸为20-200 nm吸附在Pt（111）表面上。但是，在包含少量1-丙醇（0.1 wt％的Nafion + 99.5 wt％的水+ 0.4 wt％的1-丙醇）的PFSI溶液中，稍小的聚集物吸附在Pt（111）表面上。在假定形成球形聚集体的同时，通过动态光散射（DLS）确定的相应溶液中，吸附的聚集体的这种溶剂依赖性大小与PFSI的表观流体动力学半径在合理范围内一致。有趣的是，在富含丙醇的PFSI溶液（0.1 wt％的Nafion + 44.45 wt％的水+ 55.45 wt％的1-丙醇）中观察到了干净Pt（111）表面特有的阶梯状结构，但X射线光电子能谱却很明显表示在Pt（111）表面存在碳氟化合物，这表明在平躺配置下形成了光滑的PFSI吸附层。DLS数据中没有任何可分配给聚集体的特征表明，PFSI在这种富含丙醇的溶液中分散良好，没有聚集体。因此，可以通过调节混合溶剂的组成来控制PFSI在Pt表面的吸附结构，这会影响PFSI在液相中的聚集。45 wt％的水+ 55.45 wt％的1-丙醇），但X射线光电子能谱清楚地表明Pt（111）表面存在碳氟化合物，这表明在平躺配置下形成了光滑的PFSI吸附层。DLS数据中没有任何可分配给聚集体的特征表明，PFSI在这种富含丙醇的溶液中分散良好，没有聚集体。因此，可以通过调节混合溶剂的组成来控制PFSI在Pt表面的吸附结构，这会影响PFSI在液相中的聚集。45 wt％的水+ 55.45 wt％的1-丙醇），但X射线光电子能谱清楚地表明Pt（111）表面存在碳氟化合物，这表明在平躺配置下形成了光滑的PFSI吸附层。DLS数据中没有任何可分配给聚集体的特征表明，PFSI在这种富含丙醇的溶液中分散良好，没有聚集体。因此，可以通过调节混合溶剂的组成来控制PFSI在Pt表面的吸附结构，这会影响PFSI在液相中的聚集。DLS数据中没有任何可分配给聚集体的特征表明，PFSI在这种富含丙醇的溶液中分散良好，没有聚集体。因此，可以通过调节混合溶剂的组成来控制PFSI在Pt表面的吸附结构，这会影响PFSI在液相中的聚集。DLS数据中没有任何可分配给聚集体的特征表明，PFSI在这种富含丙醇的溶液中分散良好，没有聚集体。因此，可以通过调节混合溶剂的组成来控制PFSI在Pt表面的吸附结构，这会影响PFSI在液相中的聚集。