具有单原子氧位的超稳定单体电极,用于在酸性条件下高效的进化
Bowen Ren1, Jindou Huang1, Ping Li1
1Key Laboratory of New Energy and Rare Earth Resource Utilization of State Ethnic Affairs Commission, School of Physics and Materials Engineering, Dalian Minzu University, 18 Liaohe West Road, Dalian 116600, China.
Journal of colloid and interface science
|August 30, 2024
概括
这项研究引入了一种新的单原子催化剂 (Pt-SAs/EVG),用于酸演化反应 (HER),其稳定性得到提高. 催化剂表现出高活性和耐用性,为工业电催化应用铺平了道路.
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:
- 单原子催化剂 (SAC) 在酸演化反应 (HER) 中表现有前途.
- 现有的基于Pt的SAC (PtNC) 在高电流密度下表现不稳定,阻碍了大规模使用.
- 需要强大的SAC,提高稳定性和保持催化活性,用于工业应用.
研究的目的:
- 为酸演化反应 (HER) 开发一种高度稳定的单原子催化剂.
- 为了研究PtO键在原子分散 (Pt) 固定在雕刻的垂直石墨烯 (EVG) 纳米板上的作用.
- 评估用于电催化新型PT-SACs的催化性能和耐用性.
主要方法:
- 构建 PtO 键以在蚀刻的垂直石墨烯 (EVG) 纳米板上定原子分散的 Pt,形成 Pt-SAs/EVG.
- 对酸性HER性能的Pt-SAs/EVG催化剂的电化学表征.
- 在高电流密度 (-100 mA cm-2) 的耐用性测试.
- 理论分析以了解稳定机制和催化途径.
主要成果:
- 与PtNC相比,Pt-SAs/EVG催化剂表现出PtO4协调,提高了稳定性.
- 在70mV的高转变频率 (34.6s-1) 获得了酸性HER.
- 证明了在-100 mA cm−2.2. 的异常耐用性 (>100 h)
- 理论研究证实PtO键提供稳定性,并促进质子吸附/脱吸.
结论:
- PtO键构造是提高Pt单原子催化剂 (SAC) 稳定性的有效策略.
- Pt-SAs/EVG催化剂为稳定和高效的酸性HER提供了一个有希望的解决方案.
- 这项工作为设计工业电催化强大的SAC提供了洞察力,包括直接应用作为质子交换膜电解电极细胞中的阴极.
