12:53 2024-02-28 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Oamenii de știință creează catalizatori cu un singur atom pentru electrooxidarea eficientă a apei

_ Oamenii de știință creează catalizatori cu un singur atom pentru electrooxidarea eficientă a apei

Catalizatorii cu un singur atom (SAC), datorită activității lor catalitice excelente, au fost un subiect fierbinte în domeniul catalizei energetice. În SAC, atomii de metal sunt capabili să interacționeze direct cu suporturile, maximizând astfel interfața metal-suport. Interacțiunile metal-suport (MSI) afectează în mare măsură proprietățile electronice ale catalizatorilor cu un singur atom și performanța catalitică.

În prezent, mijloacele de reglare a interacțiunilor metal-purtător sunt în general să înlocuiască purtătorul sau să trateze catalizatorul cu reducerea hidrogenului, care ar putea provoca modificări ale purtătorului sau poate sacrifica stabilitatea catalizatorului. Prin urmare, este nevoie urgentă de dezvoltarea unei metode de reglare a interacțiunilor metal-purtător fără a schimba purtătorii.

O echipă de cercetare condusă de prof. Zeng Jie de la Centrul Național de Cercetare pentru Științe Fizice Hefei la Microscale, Universitatea de Știință și Tehnologie din China (USTC) a Academiei Chineze de Științe a construit catalizatori cu un singur atom cu electrooxidarea eficientă a apei folosind MSI-uri specifice locației. Studiul a fost publicat în Nature Communications.

Cercetătorii au folosit o strategie de depunere electrochimică pentru a modula eficient interacțiunile metal-purtător specifice locului ale atomilor unici Ir ancorați pe hidroxid dublu stratificat de Ni (Ni LDH). Depunerea catodă a condus atomii de Ir ancorați la locurile libere triple neutre (Ir1/Ni LDH-T), iar depunerea anodică a condus atomii de Ir ancorați la locurile libere de oxigen (Ir1/Ni LDH-V). MSI-urile puternice între atomii de Ir și purtători au indus schimbarea siturilor active de la Ni la situsurile Ir, optimizând puterea de adsorbție a intermediarilor și crescând astfel activitatea catalitică.

Cercetătorii au dezvăluit că, în conformitate cu electrochimicul Principiul de depunere și structură fină de absorbție a razelor X, Ir1/Ni LDH-T are mai multe legături covalente între situsurile Ir și oxigenul coordonat din Ni LDH. Vârfurile Ni 2p XPS ale Ir1/Ni LDH-T s-au mutat la o energie de legare ridicată, indicând MSI mai puternice ale atomilor unici Ir din Ir1/Ni LDH-T.

Rezultatele testelor reacției electrocatalitice de oxidare a apei au arătat că masa și activitățile intrinseci ale catalizatorilor cu un singur atom Ir cu MSI puternice au fost crescute de 19,5 și, respectiv, de 5,2 ori. Spectrele Raman in situ de marcare cu izotopi de oxigen au arătat că oxigenul marcat cu 18O din Ir1/Ni LDH-V și Ni LDH a fost ușor schimbat cu atomii de 16O din electrolit în timpul reacției de oxidare a apei, sugerând că Ni a fost principalele locuri active. în acești doi catalizatori. În schimb, Ni3+–O marcat cu 18O în Ir1/Ni LDH-T nu ar fi schimbat cu 16O, ceea ce indică faptul că Ir este principalele site-uri active.

În plus, calculele teoretice au arătat că MSI mai puternic în Ir1/Ni LDH-T a optimizat energia de adsorbție a intermediarilor oxigenați, sporind astfel performanța.

(Fluierul)

Inapoi