氧化和Pt纳米颗粒之间的金属支相互作用使得在相关的氧降解反应电流密度下高效的低Pt负载高性能电极成为可能
Armin Hrnjić1,2, Ana Rebeka Kamšek1,3, Lazar Bijelić1,2
1Department of Materials Chemistry, National Institute of Chemistry, Hajdrihova 19, Ljubljana 1000, Slovenia.
ACS catalysis
|February 22, 2024
概括
氧化 (TiON/C) 上的纳米颗粒显示出增强的氧降解反应 (ORR) 催化. 这种协同效应提高了性能,即使是较小的颗粒大小,为更高效的燃料电池提供了战略.
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:
- 氧减少反应 (ORR) 对燃料电池性能至关重要.
- 基于的催化剂是必不可少的,但价格昂贵.
- 开发有效的支持来增强金活动至关重要.
研究的目的:
- 为了研究纳米粒子和氧化支 (TiON/C) 之间的协同关系,用于ORR催化.
- 为了比较Pt-TiON/C与传统的Pt/C催化剂的电催化活性.
- 了解负责增强催化性能的潜在机制.
主要方法:
- 在高质量运输下使用修改的浮电极配置进行电催化活性评估.
- 扫描传输电子显微镜 (STEM) 用于菌株映射和颗粒大小分析.
- 同一位置扫描传输电子显微镜 (IL-STEM) 和4DSTEM用于详细的结构特征.
- 电化学表面覆盖分析用于氧友性研究.
主要成果:
- 与Pt/C相比,Pt-TiON/C表现出明显改善的ORR电催化活性,特别是在高超电位时.
- 与TiON/C支之间的强相互作用导致Pt纳米颗粒的局部应变,改变它们的电子结构 (d波段理论).
- Pt-TiON/C显示出更高的特异活性,尽管具有比Pt/C (4.8 nm) 更小的纳米粒子 (2.9 nm),但挑战了典型的粒子大小效应.
- 提高的性能扩展到其他反应,如CO剥离和氧化,归因于较低的氧友性和氧化物种减少的表面覆盖.
结论:
- 与TiON/C支之间的协同作用显著增强了ORR催化.
- 这种复合材料提供了一种有前途的策略,可以减少的负载并增加电化学表面积 (ECSA),而不会影响催化活性.
- 观察到的粒子大小效应异常和减少的氧友性突出显示了Pt-TiON/C在先进电催化中的独特特性.
