在催化电氧化反应中增强质量和特定活动的PtZn介金属纳米粒子
Zhiyuan Qi1, Chaoxian Xiao1, Cong Liu2
1Department of Chemistry, Iowa State University , Ames, Iowa 50011, United States.
Journal of the American Chemical Society
|March 9, 2017
概括
研究人员开发了一种创建微小-金属间纳米粒子 (PtZn iNPs) 的新方法. 这些小纳米粒子在甲醇氧化反应中显著提高燃料电池性能,为清洁能源技术提供了有前途的进步.
科学领域:
- 纳米材料科学
- 电化学
- 催化剂
背景情况:
- 由于其独特的特性,金属间纳米粒子 (iNPs) 对燃料电池应用具有前景.
- 由于金属间阶段形成的高温要求,合成小的,受控的 iNPs 具有挑战性.
研究的目的:
- 开发一种一般的,简单的,无封闭剂的方法来合成小型金属间纳米粒子.
- 研究小PtZn iNPs对甲醇氧化反应 (MOR) 的增强催化活性.
主要方法:
- 在多壁碳纳米管 (MWNT) 上使用牺牲性半孔 (mSiO2) 合成PtZn iNPs.
- 在酸性和性介质中对PtZn iNPs进行电催化检测.
- 密度函数理论 (DFT) 计算以阐明反应机制和能量路径.
主要成果:
- 通过牺牲的方法成功合成了小PtZn iNPs (3.2 ± 0.4 nm).
- 合成的小PtZn iNPs显示MOR的质量活性大约是较大的 iNPs的10倍.
- DFT计算显示了PtZn iNPs上的MOR"非CO"路径,归因于OH*中间体的 Zn稳定,并证实较小的 iNPs在能量方面更有利.
结论:
- 牺牲的策略提供了一个可控的途径来合成小 iNPs.
- 由于增强的活性位点和有利的反应途径,小PtZn iNPs对MOR具有较强的活性.
- 这项工作为燃料电池应用设计先进的催化剂开辟了新的可能性.
