在2D-Pt纳米上形成的和异界面是通过相对面相应的阶段性金属沉积来进行增强的进化反应
Byeong Su Gu1,2, Soumen Dutta1,2, Yu-Rim Hong1,2
1Center for Nanospace-confined Chemical Reactions (NCCR), Pohang University of Science and Technology (POSTECH), Pohang, 37673, South Korea.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|June 19, 2023
概括
研究人员开发了一种新的催化剂,通过精确地将 (Pd) 和 (Ni) 叠加在 (Pt) 的纳米上. 这种工程化异构接口显著提高了演化反应 (HER) 的性能,实现了比商业催化剂高7.9倍的活性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 电化学 电化学 电化学
背景情况:
- 为了最大限度地提高纳米晶体 (NC) 催化剂的性能,需要精确设计的异质接口.
- 合成面面和空间特定的异面接口仍然是一个重大挑战.
- 现有的方法提供有限的范围和合成控制对异面接口的形成.
研究的目的:
- 开发一种湿化学方法,用于在2D-Pt纳米 dendrites (NDs) 上进行可调的 Pd 和 Ni 沉积.
- 研究不同位置的异质接口对演化反应 (HER) 的电催化协同效应的影响.
- 通过组装工程化异构接口,为高效的性HER创造一个最佳的催化剂.
主要方法:
- 使用2D纳米反应器来容纳2D-PtND用于受控沉积.
- 应用湿化学,在特定的Pt表面上沉积表层 (e-Pd, e-Ni) 和非表层 (n-Pd, n-Ni).
- 分析了不同的Pd/Pt和Ni/Pt异质接口的电子效应和电催化协同作用.
主要成果:
- 在纳米反应器内,在2D-Pt的{110}表面上实现了0.5纳米厚的状Pd或Ni层的独特形成.
- 在没有纳米反应器的情况下,在{111/100}边缘观察到非上轴沉积.
- 证明了在Pt{110}上增强的H2生成与e-Pd和在边缘位置的n-Ni上更快的水解离.
- 与商业Pt/C相比,组装的2D n-Ni/e-Pd/Pt催化剂对性HER具有7.9倍的活性.
结论:
- 具有不同位置和电子特性的工程异构接口显著影响电催化协同作用.
- 开发的方法使得金属可以在纳米结构的特定方面进行可调的沉积.
- 最佳的2D n-Ni/e-Pd/Pt催化剂有效地克服了缓慢的性HER动力学,显示出卓越的性能.
