Team beskriver MXene-understøttet PtCo bimetallisk katalysator til brintudvikling under sure forhold

Brintenergi betragtes som en lovende løsning med høj energitæthed og nul forureningsemissioner. I øjeblikket er brint hovedsageligt afledt af fossile brændstoffer, hvilket øger energiforbruget og drivhusgasemissionerne, hvilket hindrer bestræbelserne på at nå målene for CO2-neutralitet.

Elektrokemisk vandspaltning ved hjælp af vedvarende energi er en miljømæssigt bæredygtig metode til brintproduktion. For at forbedre effektiviteten af ​​brintproduktionen og reducere energiforbruget er det nødvendigt at finde effektive katalysatorer for hydrogenudviklingsreaktion (HER).

Platin (Pt) gruppe metaller er almindeligt anvendt som HER katalysatorer på grund af deres fremragende naturlige aktivitet. Imidlertid betyder knapheden og de høje omkostninger ved disse ressourcer, at de begrænsede den udbredte anvendelse. Øget udnyttelse af metalatomer til udvikling af lavt belastende Pt-katalysatorer er afgørende. For nylig er understøttede katalysatorer blevet betragtet som en effektiv tilgang til at minimere mængden af ​​ædelmetalbelastning og opretholde deres fremragende aktivitet.

MXene-materialer – med deres lagdelte nanostruktur, høje ledningsevne, gode hydrofilicitet og rige overfladekemiske egenskaber – har fundet bred anvendelse i katalyse.

En forskergruppe, der omfatter Kai-Ling Zhou, Yang Yang, Yuhong Jin og Hao Wang fra Beijing University of Technology og Institute of Deep-Sea Science and Engineering, Chinese Academy of Sciences, har fremstillet små og meget spredte PtCo bimetalliske katalysatorer på MXene (PtCo/MXene) ved hjælp af en trin-for-trin-reduktionstilgang. De har studeret HER elektrokatalytiske aktivitet af PtCo/MXene i et surt medium.

Forskningen er publiceret i tidsskriftet Frontiers in Energy .

Holdet fandt ud af, at introduktionen af ​​Co-arter ændrede den elektroniske struktur af det aktive sted og fremmede den katalytiske ydeevne af Pt ædelmetal i HER. PtCo/MXene-katalysatoren udviser en overlegen HER-aktivitet med et lavt overpotentiale på 60 og 152 mV ved strømtætheder på -10 og -100 mA/cm ² og fremragende arbejdsholdbarhed i 0,5 mol/L H₂ SO₄ medium.

PtCo/MXene-katalysatoren har et betydeligt specifikt overfladeareal og minimal ladningsoverførselsimpedans. DFT-beregningen viser, at PtCo-bimetal kan fremme desorptionen af ​​H* og fremme HER-processen i et surt medium.

Dette arbejde giver et værdifuldt perspektiv til at introducere lavt belastede ædelmetaller på MXene og garantere dets aktivitet og stabilitet.

Flere oplysninger: Guangxun Chen et al., MXene understøttede PtCo bimetallisk katalysator til hydrogenudvikling under sure forhold, Grænser i energi (2024). DOI:10.1007/s11708-024-0925-9

Leveret af Higher Education Press