在石墨烯上组装的FePt纳米粒子作为氧降解反应的增强催化剂
1Department of Chemistry, Brown University, Providence, Rhode Island 02912, USA.
Journal of the American Chemical Society
|January 28, 2012
概括
与传统的碳支器相比,用石墨烯支的铁 (FePt) 纳米颗粒显示出较高的催化活性和氧降解反应 (ORR) 的耐用性. 这一进步对实际的催化应用具有前景.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 对于纳米粒子催化剂的传统碳支通常在活性和耐用性方面面临限制.
- 铁 (FePt) 纳米粒子是有前途的电催化剂,但需要优化支持材料.
- 石墨烯 (G) 已成为一种具有独特电子和结构性质的新型支材料.
研究的目的:
- 使用溶液相自组装方法将七纳米FePt纳米粒子 (NP) 合成并组装到石墨烯 (G) 上.
- 评估G/FePt NP在酸性介质中的氧降解反应 (ORR) 的催化性能.
- 为了比较G/FePt NP的活性和耐用性,与传统碳支和商业Pt NP上的FePt NP.
主要方法:
- 七纳米FePtNP的溶液相自组装到石墨烯板上.
- 在100°C的还原大气 (Ar+5%H2) 下在1小时内对G/FePtNP进行化.
- 使用循环电压计和在0.1M HClO4.4中进行电位扫描的ORR活性和耐久性的电化学表征.
主要成果:
- 与商业PtNP (0.271 mA/cm2在0.512 V和0.07 mA/cm2在0.557 V) 相比,G/FePtNP表现出明显更高的ORR特异性活动 (1.6 mA/cm2在0.512 V和0.616 mA/cm2在0.557 V).
- G/FePt NP 显示出极高的耐用性,在 10000 次潜在扫描后几乎没有活动损失.
- 在石墨烯上支的FePtNP显示出比传统碳支的更好的性能.
结论:
- 石墨烯是一种高效的支持材料,可增强ORR的FePt纳米颗粒的催化活性和耐久性.
- 开发的G/FePt NP代表了用于实际电化学应用的传统催化剂的有希望的替代品.
- 这些发现突显了基于纳米材料的催化剂在能源转换技术中的潜力.
