Construcción de catalizadores de aleación de PtFe a través de Fe mesoporoso híbrido.

15 de agosto de 2023

Este artículo ha sido revisado de acuerdo con el proceso editorial y las políticas de Science X. Los editores han resaltado los siguientes atributos al tiempo que garantizan la credibilidad del contenido:

verificado

publicación revisada por pares

fuente confiable

corregir

por Li Yuan, Academia China de Ciencias

Las aleaciones intermetálicas a base de Pt con alta actividad y estabilidad son prometedoras para acelerar la reacción de reducción catódica de oxígeno (ORR) y la aplicación a gran escala de pilas de combustible de membrana de intercambio de protones.

Los catalizadores de Fe-NC atómicamente dispersos desempeñan un papel importante en la promoción de la eficiencia de las aleaciones cargadas de PtM (M = Fe, Co, Ni, etc.) como soportes para la ORR.

Sin embargo, durante la síntesis de Fe-NC a menudo se forman nanopartículas de hierro y óxidos de hierro que no son estables ni eficientes para la ORR. Cómo hacer un buen uso del híbrido Fe-NC con nanopartículas de hierro u óxidos dopados para aumentar la eficiencia del Pt sigue siendo un desafío.

Investigadores del Instituto de Bioenergía y Tecnología de Bioprocesos de Qingdao (QIBEBT) de la Academia China de Ciencias (CAS) y sus colaboradores han fabricado nanopartículas de PtFe altamente dispersas cargadas sobre Fe-NC mesoporoso utilizando Fe-NC híbrido mesoporoso como soporte del modelo a través de la -Estrategia de aleación in situ.

Los resultados se publicaron en el Journal of ACS Sustainable Chemistry & Engineering el 26 de junio.

Descubrieron que el H2PtCl6 podría adsorberse en la nanoestructura híbrida mesoporosa, principalmente dopada con átomos individuales de Fe y pequeñas cantidades de nanopartículas y óxidos a base de Fe. Y podría reducirse a Pt y alearse in situ con las tres especies de hierro mencionadas anteriormente durante el tratamiento térmico posterior.

Las caracterizaciones sistemáticas indicaron que los catalizadores finalmente obtenidos estaban compuestos de una aleación de PtFe con una relación atómica de 1:1 y el soporte era Fe-NC atómicamente disperso sin otras fases dopadas.

El catalizador sintetizado de mejor rendimiento entregó un alto potencial de 0,925 V a una densidad de corriente de 3 mA cm-2 y logró una alta actividad de masa de 497,5 mA mgPt-1 a 0,9 V para la ORR en HClO4 0,1 M. Más importante aún, solo se observó una pérdida de actividad masiva del 17,9 % después de 10.000 ciclos potenciales de prueba de deterioro acelerado.

"Los hallazgos proporcionan una nueva dirección para el diseño racional de catalizadores de reacción electroquímica basados ​​en Pt altamente eficientes hacia ORR utilizando soportes atómicos impuros de Fe-NC", afirmó el profesor Liang Hanpu de QIBEBT, autor correspondiente del estudio.

Más información: Xilong Wang et al, Aleación in situ con híbrido mesoporoso Fe-N-C para acelerar la eficiencia de catálisis del Pt para la reacción de reducción de oxígeno, ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2023). DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c01836

Información de la revista:ACS Química e Ingeniería Sostenible

Proporcionado por la Academia China de Ciencias