Costruzione di catalizzatori in lega di PtFe tramite Fe mesoporoso ibrido

15 agosto 2023

Questo articolo è stato rivisto in base al processo editoriale e alle politiche di Science X. Gli editori hanno evidenziato i seguenti attributi garantendo al tempo stesso la credibilità del contenuto:

verificato

pubblicazione sottoposta a revisione paritaria

fonte attendibile

correggere le bozze

di Li Yuan, Accademia Cinese delle Scienze

Le leghe intermetalliche a base di Pt con elevata attività e stabilità sono promettenti per accelerare la reazione di riduzione catodica dell'ossigeno (ORR) e l'applicazione su larga scala di celle a combustibile con membrana a scambio protonico.

I catalizzatori Fe-NC dispersi atomicamente svolgono un ruolo significativo nel promuovere l'efficienza delle leghe PtM caricate (M=Fe, Co, Ni, ecc.) come supporti verso l'ORR.

Tuttavia, durante la sintesi Fe-NC spesso si formano nanoparticelle di ferro e ossidi di ferro che non sono stabili ed efficienti per l'ORR. Come sfruttare al meglio l’ibrido Fe-NC con nanoparticelle di ferro o drogaggio di ossidi per aumentare l’efficienza del Pt è ancora impegnativo.

I ricercatori dell'Istituto di bioenergia e bioprocessi di Qingdao (QIBEBT) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) e i loro collaboratori hanno fabbricato nanoparticelle di PtFe altamente disperse caricate su Fe-NC mesoporoso utilizzando Fe-NC ibrido mesoporoso come supporto modello attraverso l'in strategia della lega -situ.

I risultati sono stati pubblicati sul Journal of ACS Sustainable Chemistry & Engineering il 26 giugno.

Hanno scoperto che H2PtCl6 potrebbe essere adsorbito nella nanostruttura ibrida mesoporosa drogata principalmente con singoli atomi di Fe e piccole quantità di nanoparticelle e ossidi a base di Fe. E potrebbe essere ridotto a Pt e legato in situ con le tre specie di ferro sopra menzionate durante il successivo trattamento termico.

Le caratterizzazioni sistematiche hanno indicato che i catalizzatori finalmente ottenuti erano composti da una lega di PtFe con un rapporto atomico di 1:1 e il supporto era Fe-NC disperso atomicamente senza drogaggio di altre fasi.

Il catalizzatore sintetizzato con le migliori prestazioni ha fornito un potenziale elevato di 0,925 V con una densità di corrente di 3 mA cm-2 e ha raggiunto un'attività di massa elevata di 497,5 mA mgPt-1 a 0,9 V per l'ORR in HClO4 0,1 M. Ancora più importante, è stata osservata solo una perdita di attività di massa del 17,9% dopo 10.000 cicli potenziali di test di deterioramento accelerato.

"I risultati forniscono una nuova direzione per la progettazione razionale di catalizzatori di reazione elettrochimica a base di Pt altamente efficienti verso l'ORR utilizzando i supporti atomici Fe-NC impuri", ha affermato il Prof. Liang Hanpu di QIBEBT, autore corrispondente dello studio.

Maggiori informazioni: Xilong Wang et al, Lega in situ con Fe–N–C mesoporoso ibrido per accelerare l'efficienza della catalisi del Pt per la reazione di riduzione dell'ossigeno, ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2023). DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c01836

Informazioni sul diario:ACS Chimica e Ingegneria Sostenibili

Fornito dall'Accademia Cinese delle Scienze