Forskere udvikler en tilgang til at syntetisere ukonventionelle nanolegeringer til elektrokatalytisk anvendelse

Metalliske legeringer på nanometerskala (nanolegeringer) har et stort potentiale i elektrokatalyse. Interaktionen mellem forskellige komponenter i nanolegeringer kan ændre de elektroniske konfigurationer af aktive metaller og generere synergistiske effekter, øge deres præstationer med hensyn til aktivitet, holdbarhed og selektivitet i elektrokatalytiske reaktioner.

Legering med billige overgangsmetaller er en effektiv måde at reducere brugen af ​​relativt dyre metaller, f.eks. Pt og Pd. Som regel, nanolegeringerne sammensat af blandbare metaller kunne syntetiseres og skræddersyes ved vådkemimetoder.

Imidlertid, konstruktion af nanolegeringer sammensat af forskellige ublandbare metaller eller uens elementer (benævnt højentropi nanolegeringer) er fortsat udfordrende på grund af vidt forskellige kemiske og fysiske egenskaber.

For nylig, Prof. Mansoo Chois gruppe fra Seoul National University (SNU) og Prof. Jun Yangs gruppe fra Institute of Process Engineering (IPE) ved det kinesiske videnskabsakademi foreslog en tilgang til at syntetisere ukonventionelle nanolegeringer til elektrokatalytiske anvendelser.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Stof den 17. august. Dr. Feng Jicheng fra SNU og lektor Chen Dong fra IPE fungerer som de første forfattere.

De fremstillede 55 forskellige nanolegeringer med den gennemsnitlige partikelstørrelse på ca. 5 nm, herunder blandbare, ublandbare nanolegeringer med høj entropi via en dampkildeteknologi, også kaldet 'gnister mashup.'

Den foreslåede syntetiske tilgang brød igennem begrænsningen af ​​vådkemimetoder til syntetisering af ublandbare og højentropi nanolegeringer. Sammensætningen og størrelsen af ​​de opnåede nanolegeringer kunne også kontrolleres ved at variere de eksperimentelle betingelser/parametre.

Helt konkret, drager fordel af deres små størrelser, elektronisk interaktion mellem forskellige komponenter og rene overflader, de som fremstillede Pt-/Pd-holdige nanolegeringer udviste overlegne præstationer i elektrokatalytisk oxidation af methanol og ethanol.

Det næste mål med forskningen fokuserer på optimering af Pt-/Pd-holdige nanolegeringer for yderligere at forbedre deres ydeevne til at katalysere elektrokemiske reaktioner i direkte alkoholbrændselsceller.

"Gennem denne vej, vi forventer, at det er omkostningseffektivt, højaktive og holdbare elektrokatalysatorer kunne skabes til en række vedvarende energiteknologier og videre, " sagde prof. Yang.