エレクトロケミストリー. 酸素還元反応のための高性能トランジション金属ドーピング Pt3Niオクタヘッド
Xiaoqing Huang1, Zipeng Zhao1, Liang Cao2
1Department of Materials Science and Engineering, University of California, Los Angeles, CA 90095, USA. California NanoSystems Institute (CNSI), University of California, Los Angeles, CA 90095, USA.
Science (New York, N.Y.)
|June 13, 2015
まとめ
移行金属は,燃料電池における酸素還元反応 (ORR) のためのプラチナ・ニッケル (Pt-Ni) ナノ構造を強化する. モリブデン・ドーピングされたPt3Ni八面体 (Mo-Pt3Ni/C) は,ORR性能と耐久性を大幅に改善しています.
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
- ナノテクノロジー ナノテクノロジー
背景:
- 二金属プラチナ・ニッケル (Pt-Ni) ナノ構造は,燃料電池における酸素還元反応 (ORR) の有望な電気触媒である.
- 現在のPt-Ni触媒は,触媒活性と耐久性において,実用的なアプリケーションの限界に直面しています.
研究 の 目的:
- Pt-Niナノ構造物のORR性能と耐久性を高めるために.
- 燃料電池アプリケーションのPt3Niオクタエドラに対する移行金属ドーピングの影響を調査する.
主な方法:
- 炭素で支えられたPt3Ni八面体の表面ドーピングは,様々な移行金属 (V, Cr, Mn, Fe, Co, Mo, W, Re) を含む.
- ORRの性能 (特異的活動と質量活動) を評価するための電気化学試験.
- 触媒の安定性と性能におけるドーパントの役割を理解するための理論的計算.
主要な成果:
- モリブデン・ドーピングされたPt3Ni八面体 (Mo-Pt3Ni/C) は最高ORR性能を示した.
- Mo-Pt3Ni/Cは10.3mA/cmの特異活性と6.98A/mgの質量活性を示し,商用Pt/Cの81倍と73倍の強化を示した.
- 理論的な計算により,Moは,触媒の安定性と性能を高める特定の場所を好むことが示されました.
結論:
- 移行金属のドーピング,特にモリブデンにより,Pt3Niナノ構造のORR活性と安定性を大幅に改善します.
- Mo-Pt3Ni/Cは,燃料電池アプリケーションの高度に効率的な電気触媒です.
- 理論的な計算を通してドーパントの振る舞いを理解することは,高度な触媒の設計に不可欠です.
