超稳定的Ti空缺-Pt原子集群结构在氧化碳化上 支持高电流密度进化反应

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
• 催化剂是一种催化剂.

背景情况:

• 在低负载下实现演化反应 (HER) 的高电流密度仍然是一个重大挑战.
• 触媒位点的有限的内在活性和稳定性阻碍了性能.
• 调节支金结构的电子微环境对于增强活动和稳定性至关重要.

研究的目的:

• 设计和合成一种具有增强 HER 性能的新型电催化剂.
• 调查空缺在优化原子集群电子结构中的作用.
• 开发一种稳定,低负载的基催化剂,用于高电流密度应用.

主要方法:

• 合成氧化碳化 (TiVCO) 固体溶液与空位 (TiV).
• 将亚纳米级原子集群 (Pt ACs) 固定在TiVCO支上,形成Pt@TiVCO.
• 在酸性溶液中对HER的Pt@TiVCO催化剂的电化学表征,包括在高电流密度下进行稳定性测试.

主要成果:

• 新型Pt@TiVCO催化剂具有较低的Pt负载 (2.44重量%),在酸性介质中表现出极好的HER活性.
• Pt@TiVCO的质量活性是50和100mV超电位的商业20%Pt/C的十倍以上.
• 观察到异常稳定性,催化剂在高和波动的电流密度 (1-2 A cm-2) 中保持了120小时的性能.

结论:

• 开发的TiV-Pt ACs结构有效优化了电子微环境,提高了内部活动和稳定性.
• 这项工作提出了一个有前途的策略,用于创建稳定,低负载的电催化剂,适用于高电流密度的HER.
• 在氧碳化支中创新地使用空位为先进的催化剂设计提供了新的途径.