将铁合金纳米颗粒封装在聚化衍生的微孔Si-C-O-N基支中,以刺激优质OER活动

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:

• 为氧化演化反应 (OER) 开发高效的电催化剂对于能量转化技术至关重要.
• 纳米粒子催化剂经常遭受聚合和不稳定性的困扰,限制了它们的性能.
• 将纳米粒子限制在支矩阵内可以提高稳定性和催化活性.

研究的目的:

• 为了合成和表征铁 (Ni-Fe) 纳米粒子 (NP) 在现场被限制在一个多孔的碳化物 (Si-C-O-N) 基质.
• 研究这些封闭的Ni-FeNP在性介质中的氧演化反应 (OER) 的电催化活性.
• 了解NP矩阵相互作用和封闭效应对催化性能的影响.

主要方法:

• 商用聚烯和Ni/Fe化物被反应成协调聚合物.
• 协调聚合物在中以500°C的温度进行热处理,以产生Si-C-O-N矩阵与现场生成的Ni-FeNP.
• 进行了电化学测量以评估OER活性和稳定性.
• 死后显微镜被用来分析NP矩阵相互作用.

主要成果:

• 面中心立方Ni-Fe合金NP (15-30nm) 已成功地在多孔Si-C-O-N矩阵中生成,其特定表面积高 (237m2/g).
• 封闭的Ni-FeNP表现出低OER超电位315 mV在10 mA/cm2的低金属负载 (0.24 mg/cm2).
• 催化剂在激活阶段后表现稳定,这归因于强大的NP矩阵相互作用和限制.

结论:

• 现场封闭策略有效地稳定了Ni-FeNP,并增强了它们在性介质中的OER活性.
• 开发的Si-C-O-N支持的Ni-FeNP代表了氧化水的有希望的电催化剂.
• 合成方法验证了NP矩阵限制在催化应用中的好处.