原子レベルのインターフェースエンジニアリングは,大密度の電流でオスミウムの効率的で持続的な酸性水素進化を可能にします

科学分野:

• マテリアルサイエンス 材料科学
• 電気化学 電気化学について
• カタリシス カタリシス カタリシス

背景:

• オスミウム (Os) は,水素進化反応 (HER) 触媒のためのプラチナ (Pt) に対する費用対効果の高い代替品です.
• Osベースの触媒は,H*の過剰吸収と酸化溶解などの問題により,酸性媒体での安定性が欠けている.

研究 の 目的:

• 水素進化反応 (HER) のための非常に安定で活性なオスミウム単原子触媒 (OsSA) を開発する.
• 毛細なセリウム二酸化物 (CeO2) サポートがOs触媒の安定性と活性を強化する役割を調査する.

主な方法:

• Os.の原子分散のために多孔なCeO2サポートを設計しました.
• CeO2 (OsSA-CeO2) にオスミウム単原子触媒を製造した.
• 酸性条件下でのHERのためのOsSA-CeO2の電気触媒性能と耐久性を評価しました.

主要な成果:

• 毛細なCeO2のサポートにOs原子の100%のインターフェイスアンカリングを達成し,集積を防止しました.
• 毛細なCeO2のサポートにより,酸素の空白が発生し,H2Oの解離と陽子の供給が容易になりました.
• OsSA-CeO2は100 mA cm-2で500時間以上の耐久性を発揮し,性能が低下せず,既存のOSベースのHER触媒を上回りました.

結論:

• 毛細なCeO2サポーターは,活性金属原子の完全なインターフェイスアンカリングを可能にし,触媒の安定性を大幅に高めます.
• 酸素の空白を通じたサポート活性化は,陽子供給を促進し,持続的なHER活動にとって不可欠な触媒溶解を防止します.
• この戦略は,さまざまな電気化学反応のための堅固な単原子触媒の設計に一般的なアプローチを提供します.