高効率の水素進化のためのPt原子クラスタの炭素欠陥駆動の電極なしの沈殿
Qingqing Cheng1,2,3, Chuangang Hu2,4, Guoliang Wang1
1Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201210, China.
Journal of the American Chemical Society
|February 25, 2020
まとめ
プラチナ原子クラスター (Pt-ACs) を 欠陥グラフェンで作る新しい方法を開発しました このアプローチは,水素進化反応の電気触媒活動を高め,プラチナの使用量を減らす.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- ナノテクノロジー
背景:
- プラチナ原子クラスター (Pt-ACs) は,高い表面積とユニークな電子特性により優れた電気触媒性能を提供します.
- Pt-ACの合成と安定化には,その小ささと集積傾向が問題である.
研究 の 目的:
- 超小規模で明確に定義され,安定したPt-ACを生産するための新しい方法を開発する.
- Pt-ACの合成と安定化における炭素欠陥の役割を調査する.
- 水素進化反応 (HER) のために合成されたPt-ACの電気触媒性能を評価する.
主な方法:
- 単段階の炭素欠陥駆動型無電流沈殿法が採用された.
- 理論的なシミュレーションを使用して,欠陥部位でのPtイオンの好ましい減少を理解しました.
- 触媒活性と安定性を評価するために,電気化学分析を行った.
- プロトン交換膜水解析は,合成した触媒を用いて行われました.
主要な成果:
- 欠陥グラフェン (Pt-AC/DG) に支えられた超小型の,よく定義された,安定したPt-ACが成功して合成された.
- 理論的シミュレーションでは,低機能の炭素欠陥が好ましいPtイオン減少と安定化を誘導することを確認しました.
- Pt-AC/ DGは,商用Pt/ Cと比較して,質量活性,高いPt利用効率,およびHERに対する優れた安定性を示した.
- Pt-AC/DGをカソッドとして使用した陽子交換膜水解は,Pt負荷が低下した200時間以上の優れた水素生成活動と安定性を示した.
結論:
- 炭素欠陥駆動の無電極沈殿法は,安定した高活性Pt-ACを合成するのに有効です.
- 欠陥グラフェンはPt-ACを固定し,集積を防ぐのに優れたサポートとして機能します.
- Pt-AC/DG触媒は,水解による効率的で費用対効果の高い水素生産に大きな希望を示しています.
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