Wolframsuboxid forbedrer platinets effektivitet ved brintproduktion

Forskere præsenterede en ny strategi til forbedring af katalytisk aktivitet ved hjælp af wolframsuboxid som en enkeltatomskatalysator (SAC). Denne strategi, hvilket signifikant forbedrer hydrogen evolution reaktion (HER) i metal platin (pt) med 16,3 gange, belyser udviklingen af ​​nye elektrokemiske katalysatorteknologier.

Brint er blevet udråbt som et lovende alternativ til fossile brændstoffer. Imidlertid, de fleste af de konventionelle industrielle brintproduktionsmetoder har miljøproblemer, frigiver betydelige mængder kuldioxid og drivhusgasser.

Elektrokemisk vandopdeling betragtes som en potentiel tilgang til ren brintproduktion. Pt er en af ​​de mest almindeligt anvendte katalysatorer til at forbedre hendes ydeevne i elektrokemisk vandopdeling, men de høje omkostninger og mangel på Pt er fortsat vigtige hindringer for massekommersielle applikationer.

SAC'er, hvor alle metalsorter er individuelt spredt på et ønsket bæremateriale, er blevet identificeret som en måde at reducere mængden af ​​Pt -brug, da de tilbyder det maksimale antal overfladeeksponerede Pt -atomer.

Inspireret af tidligere undersøgelser, som hovedsageligt fokuserede på SAC'er understøttet af kulstofbaserede materialer, et KAIST -forskerteam ledet af professor Jinwoo Lee fra Institut for Kemisk og Biomolekylær Teknik undersøgte støttematerialers indflydelse på SAC'ernes ydeevne.

Professor Lee og hans forskere foreslog mesoporøst wolframsuboxid som et nyt støttemateriale til atomisk spredt Pt, da dette forventedes at give høj elektronisk ledningsevne og have en synergetisk effekt med Pt.

De sammenlignede ydelsen af ​​enkeltatom Pt understøttet af henholdsvis kulstof og wolframsuboxid. Resultaterne afslørede, at støtteeffekten forekom med wolframsuboxid, hvor masseaktiviteten af ​​et enkeltatom Pt understøttet af wolframsuboxid var 2,1 gange større end det for enkeltatom Pt understøttet af kulstof, og 16,3 gange højere end for Pt -nanopartikler understøttet af kulstof.

Teamet angav en ændring i den elektroniske struktur af Pt via ladningsoverførsel fra wolframsuboxid til Pt. Dette fænomen blev rapporteret som et resultat af stærk metal-understøttende interaktion mellem Pt og wolframsuboxid.

Hendes ydeevne kan forbedres ikke kun ved at ændre den elektroniske struktur af det understøttede metal, men også ved at fremkalde en anden støtteeffekt, afsmittende effekt, rapporterede forskergruppen. Brintoverslipning er et fænomen, hvor adsorberet brint vandrer fra en overflade til en anden, og det sker lettere, når Pt -størrelsen bliver mindre.

Forskerne sammenlignede ydelsen af ​​enkeltatom Pt og Pt nanopartikler understøttet af wolframsuboxid. Single-atom Pt understøttet af wolframsuboxid udviste en højere grad af brintoverslipningsfænomen, som forbedrede Pt -masseaktiviteten for hydrogenudvikling op til 10,7 gange sammenlignet med Pt -nanopartikler understøttet af wolframsuboxid.

Professor Lee sagde, "Det er vigtigt at vælge det rigtige støttemateriale til forbedring af elektrokatalyse i brintproduktion. Wolframsuboxidkatalysatoren, vi brugte til at understøtte Pt i vores undersøgelse, indebærer, at interaktioner mellem det veltilpassede metal og understøttelse drastisk kan øge effektiviteten af ​​processen."