了解使用超低Pt的工业气进化中化碳纳米中的Pt活性位点
Jingyi Tian1, Minqi Xia1, Xueyi Cheng1
1Key Laboratory of Mesoscopic Chemistry of MOE and Jiangsu Provincial Laboratory for Nanotechnology, School of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University, Nanjing 210023, China.
Journal of the American Chemical Society
|November 25, 2024
概括
碳纳米中的单个位点表现出优异的进化反应活性. 优化在这些支上的协调和分散是实现清洁生产的有效催化剂的关键.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 催化剂
背景情况:
- 优化 (Pt) 微结构和理解催化机制对于增强进化反应 (HER) 是至关重要的.
- 层次化碳纳米 (hNCNCs) 为精确控制Pt分散和协调提供了一个有前途的平台.
研究的目的:
- 在hNCNC上设计单个Pt站点,并为最佳的HER性能量身定制协调.
- 阐明Pt协调,催化机制和HER活性之间的关系.
主要方法:
- 用热驱动的Pt迁移来精确调节hNCNC上的Pt分散和协调.
- 在工作条件下调查活跃现场的操作特征.
- 理论计算以确定H*吸附能量和反应机制.
主要成果:
- 确定了边缘宿主 Pt- N2Cl2 单个位点为最佳的 HER (6 mV @ 10 mA cm-2),与活性较差的 Pt- N4C4- 位点 (321 mV @ 10 mA cm-2) 相比.
- 证明低协调的Pt-N2中间体是真正的活性位点,促进具有理想H*吸附能量的多H吸附机制 (≈0 eV).
- 在质子交换膜水电解器中以超低的Pt负荷 (25 μgPt cm-2) 达到工业级别的性能 (1.0 A cm-2 在 1.66 V).
结论:
- 精确控制hNCNCs的Pt协调对于高HER活性至关重要.
- 来自Pt-N2Cl2位点的低协调Pt-N2中间体是高效进化的关键.
- 开发的Pt1/hNCNC-70°C催化剂由于其高活性和耐用性,具有重要的工业水电解潜力.
