異なる構造を持つPd-Ptバイメタリックナノ結晶の1ポット合成に起因する還元運動の定量分析
Ming Zhou1,2, Helan Wang1, Madeline Vara3
1The Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering, Georgia Institute of Technology and Emory University , Atlanta, Georgia 30332, United States.
Journal of the American Chemical Society
|August 30, 2016
まとめ
パラジアム・プラチナ (Pd-Pt) バイメタリックナノ結晶を合成し 異なるコア・シェルと合金構造を作りました Pd-Ptコアシェルオクタエドルは,酸化還元反応 (ORR) の触媒活性と耐久性を,合金ナノキューブと比較して大幅に向上させています.
科学分野:
- 材料科学
- ナノテクノロジー
- カタリシス
背景:
- パラジウム・プラチナ (Pd-Pt) バイメタルナノ結晶は有望な触媒である.
- ナノクリスタル構造を制御することは 触媒性能を最適化するための鍵です
- 合成-構造-活動関係を理解することは,触媒の開発に不可欠です.
研究 の 目的:
- Pd-Ptバイメタルナノ結晶の形成を制御する還元運動を定量的に理解する.
- 反応動力学と結果のナノ結晶構造に KBr の影響を調査する.
- 酸素還元反応 (ORR) のための異なるPd-Pt構造の触媒活性と耐久性を評価する.
主な方法:
- 還元運動を制御するためにKBrを用いたPd-Ptバイメタルナノ結晶の合成.
- KBrとのリガンド交換による前駆体イオンリドックスポテンシャルの操作.
- ナノクリスタル構造 (コアシェル対合金) と形状 (八面対立方体) の特徴化.
- 酸素還元反応 (ORR) の活性と耐久性の電気触媒試験
主要な成果:
- KBrの欠如は,高いPd:Pt還元率比 (10.0) によるPd@Ptコアシェルオクターヘッドを生成した.
- 63 mMのKBrの存在は,Pd:Pt比率の低下 (2.4) と{100}面の選択的なBrのキャピングにより,Pd-Pt合金ナノキューブにつながった.
- Pd@Ptコアシェルオクタエドルは,合金ナノキューブ (0.39 mA cm(-2) と0.34 A(-1) Ptと比較して,ORR特異的な活性 (1.51 mA cm(-2)) と質量活性 (1.05 A mg(-1) を著しく高めました.
- コア・シェル・オクタヘッドは,20,000サイクル後に高質量活性 (0.68 A mg(-1) Pt) を維持し,商用Pt/C触媒の性能を上回った.
結論:
- KBr濃度は,Pd-Ptナノ結晶構造と組成を制御する重要な要因である.
- Pd@Ptコアシェルオクタエドルは,Pd-Pt合金ナノキューブと比較してORRの優れた触媒性能を示しています.
- この発見は,高度な触媒のバイメタルナノ結晶合成における運動制御の定量的な理解を提供します.
