Small: 低配位Pt单原子合成用于高性能电催化ORR
纳米技术 纳米 2020-10-07

构建高电催化活性/高稳定性用于燃料电池的单原子电催化剂是高效策略制备价格有优势的方法,有鉴于此,麦克马斯特大学Gianluigi A. Botton、北京计算科学研究中心刘利民、加拿大西安大略大学孙学良等报道了在MOF热解生成的N掺杂C材料上,通过原子层沉积方法修饰Pt单原子位点。

本文要点:

(1)

通过对Pt前体分子ALD沉积时间进行调控,在MOF衍生的N掺杂碳材料上实现了粒径可控的Pt催化剂。X射线精细吸收数据结果显示,在Pt单原子中更高的电子空位、Pt-N配位环境。通过较低的配位环境、Pt原子和N之间的相互作用,Pt单原子位点展现了较高的催化性能,质量活性(mass activity)是Pt纳米粒子催化剂ORR催化性能/稳定性的6.5倍

(2)

密度泛函计算DFT结果显示,Pt单原子结构趋向于结合在吡啶型N位点上。重要的一点在于,Pt单原子位点的电子结构能够通过吸附羟基、氧进行调控,同时这种过程实现了降低反应决速步骤中的活化能,增强了Pt单原子位点ORR催化活性。

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参考文献

Zhongxin Song, Ya‐Nan Zhu, Hanshuo Liu, Mohammad Norouzi Banis, Lei Zhang, Junjie Li, Kieran Doyle‐Davis, Ruying Li, Tsun‐Kong Sham, Lijun Yang, Alan Young, Gianluigi A. Botton*, Li‐Min Liu*, Xueliang Sun*

Engineering the Low Coordinated Pt Single Atom to Achieve the Superior Electrocatalytic Performance toward Oxygen Reduction, Small 2020

DOI: 10.1002/smll.202003096

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202003096


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