軽量ドーピングによる負の電荷のPtによる水素進化反応の活性の大幅な強化
Daiya Kobayashi1,2, Hirokazu Kobayashi2, Dongshuang Wu2
1Nippon Soda Co. Ltd., Chiba Research Center, 12-54 Goi-minamikaigan, Ichihara, Chiba 290-0045, Japan.
Journal of the American Chemical Society
|September 30, 2020
まとめ
新しいプラチナ・タングステン (PtW) 固体溶液ナノ粒子は,水素進化反応 (HER) の性能を記録しています. これらの高度な触媒は クリーンな水素の生産に優れた効率と安定性を提供します
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- ナノテクノロジー
背景:
- 水素進化反応 (HER) のための効率的な電気触媒の開発は,再生可能エネルギー技術にとって極めて重要です.
- プラチナ基の材料は活性度が高いが高価で 代替合金やナノ構造の研究を推進しています
- 固体溶液合金には,触媒活性を増強するユニークな電子特性があります.
研究 の 目的:
- 新しいプラチナ・トルングステン (PtW) 固溶液ナノ粒子 (NP) を合成し,特徴づけること.
- PtW NPのHER性能を評価し,それを商用プラチナ触媒と比較する.
- 理論的な計算によって HER の活性が強化されるメカニズムを解明する.
主な方法:
- コア/シェル PtW@WO3 NPは電気化学的に浄化され,PtWの固体溶液NPを生成しました.
- 水素進化反応 (HER) の性能は,電流密度と超電位によって測定された.
- 電気化学的安定性は,延長された操作で評価されました.
- 密度関数理論 (DFT) の計算を使用して,水素吸収エネルギーを研究した.
主要な成果:
- PtWの固体溶液NPが成功して合成された.
- PtW NPsは,19,4mVのオーバーポテンシャルで10mA cm-2に達する記録的なHER性能を達成しました.
- この性能は,商用プラチナ触媒 (26.3 mV超電位) よりも優れている.
- PtW NPは優れた長期安定性を示した.
- 理論的な計算では,W原子の隣接する負の電荷のPt原子が,好ましい水素吸収を促進することを示した.
結論:
- PtW固体溶液NPは,HERにとって非常に活発で安定した電解剤のクラスです.
- 強化された活動は,PtW合金のユニークな電子構造に起因する有利な水素吸収エネルギーに起因する.
- これらの発見は,水素生産のための費用対効果の高い効率的な触媒の開発への道を開きます.
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