イリジウム/イリジウム-亜鉛/亜鉛酸化物の高活性異質ナノ粒子は,エタノール酸化反応の代替電気触媒として用いられる

科学分野:

• マテリアルサイエンス 材料科学
• 電気化学 電気化学について
• カタリシス カタリシス カタリシス

背景:

• 直接エタノール燃料電池 (DEFC) は,エタノールの好ましい特性により,有望な代替エネルギー技術を提供します.
• 現在のDEFC技術は,高コストとプラチナベースのアノド触媒の不十分な活性によって制限されています.
• 費用対効果が高く,高度に活性な触媒の開発は,DEFCの商用化に不可欠です.

研究 の 目的:

• DEFCアノドアプリケーションのプラチナ (Pt) の低コストの代替品として,新しいイリジウム-チン (Ir-Sn) バイナリ触媒を合成し,特徴づけること.
• 強化されたエタノール酸化反応 (EOR) 活性のためのIr-Sn触媒の構造-特性関係を調査する.
• DEFCにおけるPtベースの触媒を代替するIr-Sn触媒の可能性を評価する.

主な方法:

• 表面活性剤のない,炭素を基にしたIr71) Sn29) ナノ粒子の湿った化学合成.
• 偏差修正スキャニングトランスミッション電子顕微鏡 (STEM) を用い,電子エネルギー損失スペクトルスコピー (EELS),X線 difraktion (XRD),X線光電子スペクトルスコピー (XPS),X線吸収スペクトルスコピー (XAS) を用いた高度な特徴付け.
• 電気化学的な測定は,周期的電圧測定とクロノアンペロメトリーを含むもので,密度関数理論 (DFT) 計算によって補完されます.

主要な成果:

• 平均直径2.7 ± 0.6 nmのIr(71) Sn(29) / C触媒を成功裏に合成しました.
• 特徴づけにより,Ir/Ir-Sn/SnOの異質な構造が明らかになった (),Irが豊富なコアとIr-Sn合金殻,そして表面SnO ().
• Ir71) Sn29) / C触媒は,商用Pt/C,PtRu/C,PtSn/C触媒と比較して,エタノール酸化のための電気化学的活性が著しく高かった.

結論:

• Ir{71) Sn{29) / Cの優れた電気活性性は,Ir-Sn合金の形成と表面SnO{2}の存在に起因する.
• 開発されたIr-Sn触媒は,DEFCアプリケーションのPtベースの触媒の実行可能で低コストの代替案を提供します.
• この研究は,高度な触媒設計と合成を通じて,DEFC技術の商業化への道筋を提供します.