Utilizando una estrategia de cambio de atmósfera seguida de desalojo electroquímico, Los investigadores han sintetizado PtCu graduado por composición. 3 @Pt 3 Nanodendritas de Cu @ Pt que exponen superficies de alto índice, que exhibió una excelente actividad de ORR y estabilidad en electrolitos ácidos. Crédito:Revista China de Catálisis
La aleación es una estrategia general y eficiente para impulsar la actividad catalítica de los catalizadores de Pt hacia la reacción de reducción de oxígeno (ORR) a través de efectos electrónicos y geométricos. Además, Las superficies de índice alto (HIS) de Pt también exhiben una actividad de ORR superior, se originó principalmente a partir de átomos de paso o de torsión poco coordinados. Por lo tanto, una combinación de la aleación y los HIS sería un método prometedor para desarrollar aún más excelentes catalizadores para ORR. Sin embargo, El control simultáneo de la composición de la aleación y la exposición a los HIS en nanoescala sigue siendo un desafío.
Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el profesor Shengli Chen de la Universidad de Wuhan, China diseñó un electrocatalizador de aleación de nanodendrita Pt-Cu que posee ricas ramas espinosas que exponen n (111) x (110) HIS con una composición graduada de PtCu 3 @Pt 3 Cu @ Pt. El electrocatalizador se obtuvo a través de una síntesis en fase de solución modulada por atmósfera seguida de desaleación electroquímica. Los resultados fueron publicados en Revista china de catálisis .
Morfología de nanodendrita de PtCu 3 La aleación se logra controlando las atmósferas de reacción, más específicamente, aplicando inicialmente una atmósfera oxidativa para formar nanocubos cóncavos de semillas de Pt-Cu, y luego cambiar a una atmósfera inerte bajo la cual tiene lugar un crecimiento explosivo de dendritas. Al mantener la atmósfera oxidativa, los cubos cóncavos de Pt-Cu continúan creciendo. Si solicita inicialmente una atmósfera inerte, Se forman cinco gemelos de cristales de Pt-Cu para minimizar la energía superficial. Los gemelos quíntuples crecen aún más hasta convertirse en nanopolípodos bajo la atmósfera inerte, pero conviértase en cubos cóncavos si cambia a una atmósfera oxidante debido a las dislocaciones en los cinco gemelos. El PtCu 3 Las nanodendritas están rodeadas por una superficie de alto índice con una gran cantidad de pasos, con los planos (111) exhibiendo un espaciado de franjas de celosía de 0.214 nm, que corresponde a una contracción de la red del 5,3% en comparación con los 0,226 nm de Pt (111).
Desbloqueo electroquímico, realizado a través de 100 ciclos de voltamograma cíclico (CV) con una frecuencia de exploración de 500 mV s -1 entre 0,06 ~ 1,3 V (frente a RHE) en O 2 -HClO 0,1 M saturado 4 solución, se utilizó para obtener catalizadores HIS con composición en gradiente a partir de los nanocristales de Pt-Cu preparados. Se obtuvo una superficie rica en Pt mientras se retiene el HIS, que conduce a PtCu con clasificación de composición 3 @Pt 3 Nanodendritas de Cu @ Pt.
La estructura nanodendrítica y el bajo contenido de Pt juntos proporcionan una alta ECSA específica para mejorar la utilización de Pt, y los HIS y la composición en gradiente de los catalizadores juntos proporcionan una alta actividad catalítica de reducción de oxígeno. PtCu 3 @Pt 3 Las nanodendritas de Cu @ Pt exhiben excelentes actividades de masa y área de Pt para ORR en HClO 0.1 M 4 solución, que son 15 y 24 veces superiores a las de Pt / C, respectivamente. Los cálculos de DFT revelan que tanto la aleación de Cu como los HIS han contribuido a la actividad significativamente mejorada de Pt, y que la energía de enlace de oxígeno en los sitios de paso de los HIS en el PtCu 3 @Pt 3 Las nanodendritas Cu @ Pt se acercan al valor óptimo para dar actividad ORR cerca de la llamada cima del volcán.
