イリジウムとボロン・炭素・窒素の強い結合により,酸性水の酸化が強化される
Xueru Zhao1, Tianyou Mou1, Jesse Long1
1Chemistry Division, Brookhaven National Laboratory, Upton, New York 11973, United States.
新しいボロン・カーボン・ナイトリド (BCN) サポートされたイリジウム (Ir) 触媒は,酸性条件下での酸素進化反応 (OER) の性能を大幅に高めます. Ir/BCN-75触媒は,陽子交換膜水電解 (PEMWE) の優れた活性と安定性を示しています.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- カタリシス
背景:
- イリジウム (Ir) 基の材料は,酸性環境における酸素進化反応 (OER) に不可欠である.
- 安定した基板に Ir を置くことは,触媒性能と耐久性を高めます.
- 厳しい酸性環境は,OER触媒に重大な課題をもたらします.
研究 の 目的:
- ボロン・カーボン・ニトリド (BCN) を用いた新しいIR触媒を開発し,OERを向上させる.
- IRナノ粒子 (NP) と BCNのサポートの相互作用を調査する.
- 半細胞と陽子交換膜水電解 (PEMWE) 試験におけるIr/BCN触媒の性能を評価する.
主な方法:
- 一連のIr/BCN触媒の合成
- 実験的な技術を用いた特徴付け
- 触媒とサポートの相互作用を理解するための密度関数理論 (DFT) の計算.
- 半電池とPEMWEでの電気化学試験
主要な成果:
- IRNPと BCNのサポートの間の強い相互作用が観察されました.
- IR/BCN-75は,商用IRとIRO2と比較して優れたOER活性と安定性を示した.
- Ir/BCN-75は,PEMWEで低Ir負荷 (0.26 mg cm) で1.9Vで2.94Acm−2の高電流密度を達成した.
- IR-NボンドはIRNPの成長と活動に影響を与え,IR-Bボンドは安定性を高めました.
結論:
- BCNの支援は,OERのためのIrの触媒的性質を効果的に高めています.
- IR/BCN触媒は,効率的で安定した水電解の有望な代替手段です.
- 強い金属基の相互作用は,IrベースのOER電触媒の性能を最適化するための鍵です.
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