Utilizzando una strategia di commutazione dell'atmosfera seguita da deallocazione elettrochimica, i ricercatori hanno sintetizzato PtCu . classificato per composizione 3 @Pt 3 Nanodendriti Cu@Pt che espongono superfici ad alto indice, che ha mostrato un'eccellente attività ORR e stabilità negli elettroliti acidi. Credito:giornale cinese di catalisi
La lega è una strategia generale ed efficiente per aumentare l'attività catalitica dei catalizzatori al Pt verso la reazione di riduzione dell'ossigeno (ORR) attraverso effetti elettronici e geometrici. Oltretutto, le superfici ad alto indice (HIS) di Pt mostrano anche un'attività ORR superiore, principalmente originato da atomi di gradino o kink poco coordinati. Così, una combinazione della lega e degli HIS sarebbe un metodo promettente per sviluppare ulteriormente eccellenti catalizzatori per l'ORR. Però, il controllo simultaneo della composizione della lega e dell'esposizione agli HIS su scala nanometrica rimane difficile.
Recentemente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Shengli Chen dell'Università di Wuhan, La Cina ha progettato un elettrocatalizzatore in lega Pt-Cu nanodendritico che possiede ricchi rami spinosi che espongono n(111)x(110) HIS con una composizione graduata di PtCu 3 @Pt 3 Cu@Pt. L'elettrocatalizzatore è stato ottenuto attraverso una sintesi in fase soluzione modulata dall'atmosfera seguita da deallocazione elettrochimica. I risultati sono stati pubblicati in Giornale cinese di catalisi .
Morfologia nanodendritica di PtCu 3 la lega si ottiene controllando le atmosfere di reazione, più specificamente, applicando inizialmente un'atmosfera ossidativa per formare nanocubi concavi di semi di Pt-Cu, per poi passare ad un'atmosfera inerte sotto la quale avviene una crescita esplosiva di dendriti. Quando si mantiene l'atmosfera ossidativa, i cubi concavi Pt-Cu continuano a crescere. Se inizialmente si richiede un'atmosfera inerte, gemelli di cinque volte di cristalli Pt-Cu si formano per ridurre al minimo l'energia superficiale. I cinque gemelli crescono ulteriormente fino a diventare nano-polipodi sotto l'atmosfera inerte, ma si trasformano in cubi concavi se si passa a un'atmosfera ossidante a causa delle dislocazioni nei cinque gemelli. Il PtCu 3 i nanodendriti sono circondati da una superficie ad alto indice con un gran numero di passaggi, con i piani (111) che mostrano una spaziatura delle frange reticolari di 0,214 nm, che corrisponde a una contrazione reticolare del 5,3% rispetto a 0,226 nm di Pt(111).
Dealaggio elettrochimico, eseguito attraverso 100 cicli di voltammogramma ciclico (CV) con una velocità di scansione di 500 mV s -1 tra 0,06 ~ 1,3 V (rispetto a RHE) in O 2 -saturo 0.1 M HClO 4 soluzione, è stato utilizzato per ottenere catalizzatori HIS con composizione in gradiente dai nanocristalli di Pt-Cu preparati. È stata ottenuta una superficie ricca di Pt mantenendo l'HIS, portando a PtCu . classificato per composizione 3 @Pt 3 Nanodendriti Cu@Pt.
La struttura nanodendritica e il basso contenuto di Pt insieme forniscono un'elevata ECSA specifica per migliorare l'utilizzo di Pt, e gli HIS e la composizione in gradiente dei catalizzatori insieme forniscono un'elevata attività catalitica di riduzione dell'ossigeno. PtCu 3 @Pt 3 I nanodendriti Cu@Pt mostrano eccellenti attività di massa e area di Pt per ORR in 0,1 M HClO 4 soluzione, che sono 15 e 24 volte superiori a quella di Pt/C, rispettivamente. I calcoli DFT rivelano che la lega di Cu e gli HIS hanno entrambi contribuito all'attività significativamente migliorata di Pt, e che l'energia di legame dell'ossigeno sui siti di passaggio degli HIS sul PtCu 3 @Pt 3 I nanodendriti Cu@Pt si avvicinano al valore ottimale per dare attività ORR vicino alla cosiddetta sommità del vulcano.
