开发高活性催化剂,通过控制Pt-Ni纳米晶体的形状和组成来减少氧气

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:

• - (Pt-Ni) 合金纳米晶体是氧降解反应 (ORR) 的有希望的电催化剂.
• 控制纳米晶体的形状和组成对于优化ORR活动至关重要.

研究的目的:

• 为了合成Pt-Ni合金纳米晶体具有控制的形状和组成.
• 为了研究含量对{111}面形成和ORR活动的影响.
• 建立纳米晶体组成,面比和ORR性能之间的定量相关性.

主要方法:

• 合成Pt-Ni合金纳米晶体,可调节的Pt/Ni原子比 (1.2-7.2) 和可控制的形状.
• 在合成过程中排除O2,以防止Ni(OH) 2的形成,并确保线性前体与化合物的关系.
• 与前体养率相关的面比 ({111} vs. {100}) 的定量分析.
• 评估ORR活动和合成电催化剂的耐用性.

主要成果:

• 通过控制前体比率,在~9nm纳米晶体中实现了可调节的Pt/Ni原子比率.
• 建立了{111}/{100}面积比和Ni前体分子分数之间的定量相关性.
• 观察到特定ORR活性与八面体纳米晶体的Pt/Ni原子比之间的正相关性.
• 在特定和质量活动中确定了火山类型的趋势,经过耐久性测试后,在Pt/Ni比率为1.6的峰值性能.

结论:

• Pt-Ni合金纳米晶体的组成和面部工程显著影响ORR活动.
• 1.6的Pt/Ni原子比表明了最佳的电催化性能和耐用性.
• 控制合成为设计高性能ORR电催化剂提供了一条途径.