コバルト・リン酸塩水酸化触媒の構造と有価性は,in situ X線スペクトロスコピーで決定される
Matthew W Kanan1, Junko Yano, Yogesh Surendranath
1Department of Chemistry, 6-335, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA.
Journal of the American Chemical Society
|September 16, 2010
まとめ
コバルト・フォスファート (Co-Pi) 水酸化触媒は分子群を形成する. 厚いフィルムは,カタリシス中により大きなクラスターとより高いコバルト酸化状態を示し,それらの還元率に影響を与えます.
科学分野:
- 電気化学 電気化学について
- マテリアルサイエンス 材料科学
- カタリシス カタリシス カタリシス
背景:
- 水酸化触媒は,再生可能エネルギー技術にとって極めて重要です.
- コバルトフォスファート (Co-Pi) 材料は,水の酸化のための有望な電気触媒です.
- Co-Piの構造-活性関係を理解することは,触媒の最適化に不可欠です.
研究 の 目的:
- 電子堆積されたCo-Pi水酸化触媒の構造および電子特性を調査する.
- 触媒の厚さと応用ポテンシャルをクラスター核性とコバルトの酸化状態と相関させるため.
- Co-Piクラスタの構造的モチーフと,触媒作用中の行動を解明する.
主な方法:
- 拡張X線吸収微細構造 (EXAFS) とX線吸収近縁構造 (XANES) を含む,X線吸収スペクトロスコーピー (XAS).
- 触媒の性能と安定性を研究するための電気化学測定.
- 厚さが異なるコピールフィルムの分析 (約. 3 nmol コイオン/cm2) と40-50 nmol コイオン/cm2).
主要な成果:
- EXAFSは,Co-Piのより高い核性クラスターを形成するbis-oxo/hydroxo-bridgedコバルトサブユニットを明らかにした.
- 厚いCo-Piフィルム (1.25VとNHEで積もった) は,より薄いフィルム (1.1Vで積もった) に比べて,より高い平均クラスター核性を示した.
- XANESと電気化学データは,水酸化触媒で1.25Vでコバルトの酸化状態が3以上であることを示した.
- Co-Piは,オープン回路で継続的な減少を経験し,その速度は平均クラスタサイズに依存しました.
- 構造モデルでは,コバルト酸塩に似た,しかし分子寸法を持つ,Co-Piクラスターのエッジシェアリング CoO(6) オクタヘッドを提案した.
結論:
- 放電されたCo-Pi触媒の構造,特にクラスターサイズは,堆積条件によって影響を受けます.
- コバルトの酸化状態は,触媒処理中に増加し,活性酸化種を示唆しています.
- Co-Piの分子クラスター構造は,拡張コバルト構造と異なるため,触媒特性に影響を与えます.
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