Effektiv og holdbar vandopdeling i sure medier

Nylig forskning offentliggjort i National Science Review af et team ledet af Dr. Rong Cao og Dr. Minna Cao fra Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, og Dr. Dongshuang Wu fra Nanyang Technological University, Singapore, har demonstreret det vellykkede design og syntese af en serie af sub-10 nm kerne-skal nanokatalysatorer bestående af en Au-kerne og en Au_x Ir_1-x legeringsskal.

Den første forfatter Dr. Huimin Wang syntetiserede og testede systematisk den elektrokatalytiske vandopdelingsevne af denne serie af materialer.

Dr. Huimin Wang fandt ud af, at det aktive websted IrO_x kan designes præcist ved at modulere Au/Ir-komponenten på overfladen af ​​Au@Au_x Ir_1-x kerne-skal struktur. IrO_x arter på Au@Au_x Ir_1-x overflade betragtes generelt som den aktive art for OER.

Dog en for stor mængde IrO_x flytter d-båndets centrum af katalysatoren tæt på Fermi-niveauet, hvilket forårsager en for stærk bindingsaffinitet af mellemprodukter, der kræver et ret højt overpotentiale for OER. Synkrotron røntgen-baserede spektroskopier, elektronmikroskopi og tæthedsfunktionsteoriberegninger kombineret med elektrokemiske test afslørede, at et optimalt forhold mellem IrO_x kombineret med et passende d-bånd center giver den bedste OER aktivitet.

Blandt dem, den iboende aktivitet og holdbarhed af Au@Au_0,43 Ir_0,57 er væsentligt forbedret. Med en belastning på kun 0,02 mg_Ir /cm ² , den er stabil i mindst 320 timer ved en høj strømtæthed på 100 mA/cm ² .

Flere oplysninger: Huimin Wang et al, Sub-10-nm-størrelse Au@AuxIr1−x metal-kerne/legeringsskal nanopartikler som yderst holdbare katalysatorer til sur vandspaltning, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae056

Leveret af Science China Press