利用原子尺度空隙和连接体效应之间的协同作用,以优化氧降低活性和耐受性表现
Shenghua Ye1,2,3, Wenda Chen2, Zhijun Ou2
1State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology, and Key Laboratory of HEDP of the Ministry of Education, CAPT, Peking University, Beijing, 100871, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|September 5, 2024
概括
缺陷工程用酸的纳米颗粒,富含空隙的纳米颗粒在酸的石墨烯上增强氧降解反应 (ORR) 的活性和耐久性. 这种方法提高了催化剂对CO和甲醇的耐受性,为金属基纳米材料提供了新的策略.
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:
- 缺陷工程对于纳米材料电催化非常重要.
- 基于Pt的电催化剂对于氧减少反应 (ORR) 是至关重要的.
- 通过缺陷工程调节ORR的Pt电催化剂尚未得到充分研究.
研究的目的:
- 设计和研究在辅助石墨烯 (NG) 上的富含Ni-doped空位的Pt纳米粒子 (Vac-NiPt NPs).
- 了解原子尺度空缺和Ni兴奋剂对ORR绩效的协同效应.
- 为ORR开发一种高活性,耐用和耐受性的电催化剂.
主要方法:
- 富含Ni-doped空位的Pt纳米颗粒的合成,这些纳米颗粒固定在 doped石墨烯上 (Vac-NiPt NPs/NG).
- 物理特性 (例如,TEM,XRD) 来确认结构和缺陷.
- 电化学测试和理论计算 (例如,DFT) 来评估ORR活动和机制.
主要成果:
- 丰富的原子尺度空缺导致Pt NP中的格子扭曲.
- 尼的兴奋剂产生了连接体效应,促进了从Ni到Pt的电子传输.
- 空位增强了CO和甲醇耐受性;Ni兴奋剂加速了关键的ORR步骤 (*O到*OH).
- 协同效应导致ORR活动,耐受性和耐久性得到改善.
结论:
- 开发的Vac-NiPt NPs/NG催化剂显示了增强的ORR性能.
- 原子规模的职位空缺和Ni-doping协同促进活动和耐受性.
- 本研究提出了使用缺陷工程设计的电催化剂设计的新策略.
