中国科学院 研究人员采用气氛转换策略,然后进行电化学去合金化,合成了成分分级的PtCu3@Pt3Cu@Pt纳米枝晶,暴露出高折射率表面,在酸性电解质中表现出优异的ORR活性和稳定性
学分:中国催化杂志 合金化是通过电子效应和几何效应来提高铂催化剂对氧还原反应的催化活性的一种普遍而有效的策略
此外,铂的高指数表面也表现出优异的活性,主要来源于低配位的台阶或扭结原子
因此,将合金化和高温合成相结合将是一种有前途的方法来进一步开发优良的催化剂
然而,在纳米尺度上同时控制合金成分和HISs暴露仍然具有挑战性
最近,一个由教授领导的研究小组
中国武汉大学的陈胜利设计了一种纳米枝晶铂铜合金电催化剂,该催化剂具有丰富的多晶枝状结构,暴露出n(111)x(110)个具有PtCu3@Pt3Cu@Pt梯度组成的多晶结构
通过气氛调节的溶液相合成,然后电化学脱合金,获得电催化剂
结果发表在《中国催化杂志》上
铂铜3合金的纳米枝晶形态是通过控制反应气氛实现的,更具体地说,通过首先施加氧化气氛以形成铂铜种子的凹陷纳米立方体,然后切换到惰性气氛,在该气氛下发生枝晶的爆炸生长
当保持氧化气氛时,铂铜凹立方体继续生长
如果最初应用惰性气氛,会形成五倍的铂铜晶体孪晶,以最小化表面能
在惰性气氛下,五重孪晶进一步生长为纳米多晶,但是如果转换到氧化气氛中,由于五重孪晶中的位错,五重孪晶会转变为凹立方体
PtCu3纳米枝晶被具有大量台阶的高折射率表面包围,其中(111)面呈现0的晶格条纹间距
214 nm,相当于5
与0相比,晶格收缩率为3%
226纳米铂(111)
电化学去合金化,通过100个循环的循环伏安图进行,扫描速率为500毫伏·秒-1
06 ~1
3伏(vs
RHE)在O2饱和的0
用1 M高氯酸溶液从制备的铂铜纳米晶中获得梯度组成的杂多酸催化剂
获得了富含铂的表面,同时保留了嘶嘶声,导致组成分级的PtCu3@Pt3Cu@Pt纳米枝晶
纳米树枝状结构和低铂含量一起提供了高比ECSA以提高铂的利用率,并且催化剂的嘶嘶声和梯度组成一起提供了高的氧还原催化活性
PtCu3@Pt3Cu@Pt纳米枝晶在0
1 M高氯酸溶液,分别比铂碳溶液高15倍和24倍
密度泛函理论计算表明,铜合金化和铂纳米枝晶都有助于显著提高铂的活性,铂纳米枝晶上铂纳米枝晶台阶位置上的氧结合能接近最佳值,从而在所谓的火山顶部附近产生活性
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