强金属支Pt纳米集群和Mn3O4纳米板之间的强金属支相互作用调节通过氧空隙控制来实现高活动的酸进化
Dongxiong Hu1, Yongjie Wang2, Weiheng Chen3
1Guangzhou Key Laboratory for Surface Chemistry of Energy Materials, Guangdong Engineering and Technology Research Center for Surface Chemistry of Energy Materials, College of Environment and Energy, South China University of Technology, Guangzhou, 510006, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|June 5, 2024
概括
在缺氧氧化物纳米片上的贵金属纳米集群表现出增强的演化反应 (HER) 活性. 优化金属支相互作用和减少氧空缺是酸性介质中高效催化剂的关键.
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:
- 优化金属支相互作用对于开发高效的基于贵金属的纳米集群用于催化是至关重要的.
- 演化反应 (HER) 是可再生能源技术中的一个关键过程,需要高度活跃和稳定的电催化剂.
研究的目的:
- 在缺氧氧化物 (Mn3O4) 纳米板上支持 (Pt) 纳米集群的合成和特征.
- 评估合成的Pt/V·-Mn3O4 NSs在酸性介质中对HER的电催化活性和稳定性.
- 通过理论计算,阐明有助于提高HER性能的潜在机制.
主要方法:
- 在有氧缺陷的Mn3O4纳米板上制造Pt纳米集群的受控溶热合成.
- 电化学表征,包括超电位测量和长期稳定性测试.
- 密度函数理论 (DFT) 计算用于研究金属支相互作用和反应机制.
主要成果:
- 在氧缺陷的Mn3O4纳米片 (Pt/V·-Mn3O4 NSs) 上支的Pt纳米集群在酸性介质中显示出优异的HER活性和稳定性.
- 仅需要19mV的超电位才能达到-10mA cm-2的电流密度,在长时间内活动损失微不足道.
- Pt质量活性明显高 (12.4倍) 于商业Pt/C,DFT计算证实了强大的Pt-Mn3O4相互作用,促进电荷转移和优化H吸附.
结论:
- Pt和Mn3O4之间强烈的金属支相互作用是驱动高HER活性的主要因素.
- 通过降低Mn3O4支中的氧空位水平来优化催化剂结构对于最大限度地提高性能至关重要.
- 这些发现突出了一个有前途的策略,用于设计用于高效生产的先进电催化剂.
