将PtCo纳米颗粒集成到N,S合孔碳纳米片上,作为氧降解和演变反应的高性能双功能催化剂
1Key Laboratory of Thermo-Fluid Science and Engineering of Ministry of Education, School of Energy and Power Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an, Shaanxi 710049, China.
Journal of colloid and interface science
|November 4, 2024
概括
开发新的低催化剂对于经济至关重要. 这项研究创建了先进的复合催化剂 (PtCo2@Co9S8/N-CNS和PtCo2@N-CNS),显示出高性能和稳定性,用于减少氧和进化反应.
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:
- 推进经济需要具有成本效益的高性能双功能电催化剂,用于氧降解反应 (ORR) 和演化反应 (HER).
- 目前的催化剂通常依赖于高 (Pt) 负载,增加成本并限制广泛应用.
研究的目的:
- 开发具有增强ORR和HER活性和稳定性的新型低Pt双功能电催化剂.
- 研究将PtCo合金纳米粒子集成到N,S-doped多孔碳纳米板中的结构和组成效应.
主要方法:
- 复合催化剂 (PtCo2@Co9S8/N-CNS和PtCo2@N-CNS) 的合成,通过将低负荷的Pt和Co金属集成到N,S-doped多孔碳纳米片中.
- 纳米粒子尺寸,分布和碳矩阵内 anchoring的表征.
- 在酸性介质中对ORR和HER的性能和耐久性的电化学评估.
主要成果:
- 在具有高表面积和多孔性的N,S-doped碳纳米板中均分布和固定2.5nmPtCo合金纳米粒子.
- PtCo2@Co9S8/N-CNS和PtCo2@N-CNS表现出高ORR质量活性 (分别为1.65和1.01A mgPt-1),而PtCo2@N-CNS显示出优越的HER活性 (质量活性比Pt/C高4.3倍).
- 在加速耐久性测试后,与商业Pt/C相比,增强了ORR和HER的稳定性,归因于协同效应和纳米粒子限制.
结论:
- 开发的复合催化剂表现出优异的ORR和HER的双功能活性和稳定性,由PtCo,Co9S8和Co-N活性位点之间的协同相互作用驱动.
- 在N,S-doped多孔碳纳米板有效地防止催化剂聚合和腐蚀在酸性条件下,提高耐用性.
- 这项工作为为能源应用设计经济高效的低Pt双功能电催化剂提供了有前途的策略.
