在电催化剂上对CO扩散的NMR测定
Takeshi Kobayashi1, Panakkattu K Babu, Lajos Gancs
1Department of Chemistry, University of Illinois at Urbana-Champaign, 600 South Mathews Avenue, Urbana, IL 61801, USA.
我们用核磁共振 (NMR) 测量了纳米粒子电催化剂上的一氧化碳 (CO) 扩散. 与超高真空条件相比,电解质减缓了CO扩散.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 表面化学 表面化学
背景情况:
- 了解纳米粒子电催化剂上的分子扩散对于优化催化活性至关重要.
- 在固体/液体界面上直接测量扩散,这给实验带来了重大挑战.
研究的目的:
- 直接测量一氧化碳 (CO) 在固体/液体界面的纳米粒子 (Pt) 电催化剂上的扩散.
- 调查电解质介质对CO扩散动态的影响.
- 建立一种新的方法来研究纳米粒子催化剂的表面扩散.
主要方法:
- 利用13C核磁共振 (NMR) 与自旋标记脉冲序列用于直接测量CO扩散.
- 在和CO覆盖下对商业Pt-黑纳米粒子催化剂进行了实验.
- 采用2H NMR来确认电解质在实验温度范围 (253-293 K) 的液态.
主要成果:
- 确定了CO扩散参数,表现出阿雷尼乌斯行为.
- 计算了 6.0 +/- 0.4 kcal/mol 的激活能量和 (1.1 +/- 0.6) x 10-8 cm2/s 的预指数系数.
- 与超高真空 (UHV) 下的散装金属表面相比,在电解质中观察到明显较慢的CO扩散.
结论:
- 碳化合物种群之间的化学潜力梯度驱动的交换是扩散的可能机制.
- 电解质介质大大阻碍了纳米粒子电催化剂上的CO表面扩散.
- 这项研究引入了一种新的方法,用于研究纳米粒子催化剂上的吸附分子扩散,从而与催化活性相关.
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