装饰金纳米颗粒的尺寸依赖石墨烯支持作为催化剂的进化反应与机器学习辅助预测反应
Boontarika Saeloo1, Kulpavee Jitapunkul2,3, Pawin Iamprasertkun2,3
1Department of Chemistry and Centre of Excellence for Innovation in Chemistry, Faculty of Science, Kasetsart University, Chatuchak, Bangkok 10900, Thailand.
ACS applied materials & interfaces
|November 2, 2023
概括
大型石墨烯纳米板支持黄金纳米粒子,用于高级演化反应 (HER) 催化. 这种取决于尺寸的效应增强了催化剂的性能和稳定性,优于较小的纳米薄膜和其他碳支物.
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:
- 像石墨烯这样的二维 (2D) 材料增强了过,能量和催化中的应用.
- 2D纳米板是纳米粒子 (NP) 装饰的有希望的支持.
- 对于NP支持以提高催化性能的最佳纳米板尺寸仍然未被探索.
研究的目的:
- 阐明石墨烯 (GP) 在演化反应 (HER) 中作为黄金纳米粒子 (AuNPs) 的支体的尺寸依赖机制.
- 研究石墨烯纳米片尺寸对AuNP装饰和HER催化活性的影响.
- 使用机器学习识别先进催化剂设计的关键材料特征.
主要方法:
- 合成不同尺寸的石墨烯纳米片 (GP).
- 用金纳米粒子 (AuNPs) 装饰GP.
- 为她的表现而获得AuNP奖章的GP的电化学表征.
- 机器学习 (随机森林) 分析用于特征识别.
主要成果:
- 与预期相反,AuNP的装饰增加了随着石墨烯纳米板尺寸的增加.
- 大型石墨烯纳米板 (lGP; ~800 nm) 支持AuNPs (lGP/AuNPs) 显示出优越的HER性能和稳定性.
- lGP/AuNPs表现出较低的超电位和较小的Tafel斜率,优于其他基于碳的HER电催化剂.
- 高导电性,暴露的活性点,层状结构和可湿性有助于提高性能.
结论:
- 石墨烯纳米板尺寸显著影响NP支持能力和催化活性.
- 大型石墨烯纳米片是HER催化过程中AuNPs的最佳支持.
- 该研究提供了对改善电化学反应的催化剂设计的见解.
