在Au@Pd纳米线上进行Pd 4d轨道重叠调制,以实现高效的H2O生产
Zhiping Deng1, Amir Hassan Bagherzadeh Mostaghimi2, Mingxing Gong3
1Department of Chemical and Materials Engineering, University of Alberta, 9211-116 Street NW., Edmonton, Alberta T6G 1H9, Canada.
Journal of the American Chemical Society
|January 17, 2024
概括
该研究发现Pd4集群,而不是Pd3,是2e-氧降解反应 (ORR) 的最佳选择,实现高的H2O2选择性和活性. 这一发现提升了电催化剂设计的效率.
科学领域:
- 电化学
- 材料科学
- 催化剂
背景情况:
- 为2电子 (2e-) 氧降解反应 (ORR) 设计基于 (Pd) 的电催化剂至关重要.
- 在2e-ORR电催化剂中,活动和选择性之间的最佳平衡仍然是一个挑战.
研究的目的:
- 使用Au@Pd核心@shell结构研究Pd 4d轨道重叠对2e-ORR性能的影响.
- 确定最佳的Pd集群大小,以提高H2O2的选择性和活性.
主要方法:
- 合成了Au@Pd核心@外结构.
- 密度函数理论 (DFT) 的计算.
- 在酸性电解质中对催化性能进行电化学评估.
主要成果:
- 对于2e-ORR,DFT预测的Pd集群具有n ≤3的H2O2选择性.
- 实验结果确定了具有Pd4的Au@Pd纳米线是2e-ORR的最佳结构.
- 通过Pd4获得高质量活性 (7.05A mg-1) 和H2O2选择性 (近95%).
结论:
- 与之前的预测相反,Pd4集群代表了理想的2e-ORR的上限.
- 在Pd4的ORR过程中氧气覆盖导致电子再分配和削弱*OOH结合,增强活性.
- 在酸性介质中,最优的Pd4结构具有较低的超电位 (0.06V).
