在氧空缺缺陷的MXene纳米片上定一个基于Pt的合金,以实现高效的演变反应和氧减少反应
Qin Zhao1, Yu Zhang1, Changwang Ke1
1College of Science, Institute of Materials Physics and Chemistry, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China. wpxiao@njfu.edu.cn.
Nanoscale
|October 23, 2023
概括
研究人员在MXene基板上开发了基于Pt的新型催化剂,用于增强氧降解 (ORR) 和演化 (HER) 反应. Pt3Co/MXene催化剂表现出卓越的性能,防止了Pt氧化,并利用了协同作用的界面效应.
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:
- 开发高效的氧降解反应 (ORR) 和演化反应 (HER) 的电催化剂对于清洁能源技术至关重要.
- 控制基于Pt的合金的界面接触是增强催化活性的关键,但Pt氧化和理解协同效应仍然是挑战.
研究的目的:
- 为了合成基于Pt的纳米粒子,这些纳米粒子固定在具有丰富缺陷位点的2D MXene基板上.
- 研究Pt合金与MXene基质之间的界面协同效应,以提高ORR和HER性能.
- 为了防止Pt合金/MXene催化剂在高温合成过程中的Pt氧化.
主要方法:
- 湿化学剥离和插入方法被用于合成2D MXene.
- Pt3Co和Pt3Ni纳米粒子被固定在MXene基板上.
- 在不同的温度下 (优化在700°C) 火,以控制相位组成和合金度.
- 在0.1M HClO4溶液中进行电化学测试 (HER和ORR).
主要成果:
- 成功合成了Pt3Co/MXene和Pt3Ni/MXene催化剂,在700°C时性能优化.
- Pt3Co/MXene-700 呈现出极好的 HER 活动 (1.3 mV 超电位, 27.11 mV dec-1 Tafel 斜率) 和 ORR 活动 (0.897 V 半波电位, 241.1 mA mg-1Pt 质量活动).
- 性能提升归因于金属间化合物形成,MXene的电子捕获能力,减少Pt氧化和协同的Pt合金-MXene相互作用.
结论:
- 开发的Pt3Co/MXene催化剂为HER和ORR提供了高度活跃和稳定的电催化剂.
- 在富含缺陷的MXene上固定Pt合金的策略为设计先进催化剂提供了新的途径.
- 这项工作强调了接口工程在基于MXene的电催化剂开发中的重要性.
