提高貴金屬氣凝膠電催化性能的新維度

德累斯頓工業大學的化學傢們通過重新研究配體化學方法,制造瞭表面清潔的貴金屬氣凝膠,從而提高瞭電催化性能。他們在Angewandte Chemie國際版中報告瞭他們的結果。

提高貴金屬氣凝膠電催化性能的新維度

貴金屬氣凝膠(NMA)是一類新興的多孔材料,包含納米級,高活性貴金屬和多孔結構,在各種電催化過程中顯示出空前的性能。然而,各種雜質,特別是有機配體,經常參與合成並保留在相應的產物中,從而阻礙瞭對NMAs固有電催化性能的研究。另一方面,有機配體的存在通常被認為對催化過程是有害的,因為它們可以阻斷活性位點。然而,由於缺乏以受控方式在幹凈的NMA中賦予配體的方法,因此尚未在NMA系統中得到驗證。

來自中國的Ran Du是Alexander von Humboldt的研究員,自2017年以來一直擔任德累斯頓工業大學AlexanderEychmüller教授的物理化學小組的博士後。他和杜伊斯堡-埃森大學的Stephan Barcikowski教授最近創建瞭表面清潔貴金屬氣凝膠通過使用激光產生的納米粒子,從而揭示瞭一個新的維度,可通過調節配體化學來增強乙醇電氧化的電催化性能(直接乙醇燃料電池的陽極反應)。

冉然及其團隊通過激光燒蝕制備瞭各種無機鹽穩定的金屬納米顆粒,它們是不含有機配體的前體。以這種方式,他們制造瞭金(Au),鈀(Pd)和金-鈀(Au-Pd)的無雜質NMA。這一成就突出瞭NMA的固有電催化性能。另外,這些清潔的凝膠用作有意接枝特定配體的平臺,由此明確證明瞭配體定向的電催化性能調節。潛在的機制歸因於不同配體的電子密度調節,其中乙醇氧化反應(EOR)的電催化活性與金屬的氧化態正相關。在這方面,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)改性的Au-Pd雙金屬氣凝膠 具有顯著的電流密度,比市售Pd / C(鈀/碳)高5.3倍,比Au-Pd原始氣凝膠高1.7倍。

“通過這項工作,我們不僅提供瞭一種制備無雜質NMA來探測其內在特性的策略,而且還通過重新審視配體的作用為設計高性能電催化劑提供瞭新的方向,” Ran Du說。

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