Pt単原子電触媒の安定性に関する原子学的洞察
Florian D Speck1,2, Michael T Y Paul1, Francisco Ruiz-Zepeda3
1Helmholtz-Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy, Forschungszentrum Jülich, Egerlandstrasse, 91058 Erlangen, Germany.
Journal of the American Chemical Society
|August 16, 2020
まとめ
単原子触媒 (SAC) は,従来のPt/C触媒と比較してプラチナ溶解に対する安定性が向上しています. しかし,その安定性は,リガンドの分解により,高ポテンシャルで低下する.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- カタリシス
背景:
- 単原子触媒 (SAC) は新しい材料のクラスです.
- SACは,従来のナノ粒子触媒と比較して,安定性の向上を含む優れた電気触媒特性を提供することがしばしば報告されています.
- 硫黄添加プラチナ SAC (Pt SAC) など,貴金属ベースの SAC は代表的な例です.
研究 の 目的:
- SACの主張された優れた安定性を批判的に評価する.
- 硫黄ドーピングされた炭素支持のPt SACの溶解行動と安定性を調査する.
- 電気化学的なサイクル下でPt SACの安定性を影響する要因を理解する.
主な方法:
- 金属溶解をモニターするためのオンライン誘導結合プラズマ質量測定法 (オンライン ICP-MS).
- 形態学的分析のための同一位置伝送電子顕微鏡 (IL-TEM).
- 化学状態の特徴化のためのX線光電子スペクトロスコーピー (XPS).
主要な成果:
- 合成されたPt SACは,金属Pt/Cと比較して異なる溶解行動を示し,Pt溶解に対する安定性を高める.
- 高ポテンシャル (最大1.5VRHE) で,Pt SACとPt/Cの溶解プロファイルは似ています.
- 硫黄リガンドの安定性が低いことによる形態学的および化学的な変化が,この移行を引き起こします.
結論:
- Pt SACは,特定の条件下でPt/C触媒よりも安定性が向上しています.
- Pt SACsの安定性は,硫黄リガンドの分解により,高いアノドポテンシャルで損なわれます.
- より堅固なサポートとリガンドの開発は,アノド性潜在領域における触媒の安定性を高めるために不可欠です.
