Krediet: CC0 publiek domein
Metaallegeringen op nanometerschaal (nano-legeringen) hebben een groot potentieel bij elektrokatalyse. De interactie tussen verschillende componenten in nano-legeringen kan de elektronische configuraties van actieve metalen wijzigen en synergetische effecten genereren, waardoor hun prestaties in termen van activiteit, duurzaamheid en selectiviteit bij elektrokatalytische reacties worden verbeterd.
Legeren met goedkope overgangsmetalen is een effectieve manier om het gebruik van relatief dure metalen, zoals Pt en Pd, te verminderen. Gewoonlijk konden de nano-legeringen die zijn samengesteld uit mengbare metalen, worden gesynthetiseerd en aangepast door middel van natchemische methoden.
De engineering van nano-legeringen die zijn samengesteld uit verschillende niet-mengbare metalen of ongelijke elementen (ook wel high-entropy nano-legeringen genoemd) blijft een uitdaging vanwege de sterk verschillende chemische en fysische eigenschappen.
Onlangs hebben de groep van prof. Mansoo Choi van de Seoul National University (SNU) en de groep van prof. Jun Yang van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academy of Sciences een benadering voorgesteld om onconventionele nano-legeringen te synthetiseren voor elektrokatalytische toepassingen.
De studie is gepubliceerd in Er toe doen op 17 augustus. Dr. Feng Jicheng van SNU en universitair hoofddocent Chen Dong van IPE zijn de co-eerste auteurs.
Ze maakten 55 verschillende nano-legeringen met een gemiddelde deeltjesgrootte van ca. 5 nm, inclusief mengbare, niet-mengbare en hoge entropie-nano-legeringen via een dampbrontechnologie, ook wel ‘sparking mashup’ genoemd.
De voorgestelde synthetische benadering doorbrak de beperking van natchemische methoden voor het synthetiseren van niet-mengbare en hoge entropie-nano-legeringen. De samenstelling en grootte van de verkregen nano-legeringen waren ook controleerbaar door de experimentele omstandigheden / parameters te variëren.
In het bijzonder, gebruikmakend van hun kleine afmetingen, elektronische interacties tussen verschillende componenten en schone oppervlakken, vertoonden de zoals bereide Pt- / Pd-bevattende nano-legeringen superieure prestaties in elektrokatalytische oxidatie van methanol en ethanol.
Het volgende doel van het onderzoek is gericht op de optimalisatie van Pt- / Pd-bevattende nano-legeringen om hun prestaties bij het katalyseren van elektrochemische reacties in directe alcoholische brandstofcellen verder te verbeteren.
“Op deze manier verwachten we dat kosteneffectieve, zeer actieve en duurzame elektrokatalysatoren kunnen worden gecreëerd voor een verscheidenheid aan hernieuwbare energietechnologieën en daarbuiten”, aldus prof. Yang.
Jicheng Feng et al. Onconventionele legeringen opgesloten in nanodeeltjes: bouwstenen voor nieuwe materie, Er toe doen (2020). DOI: 10.1016 / j.matt.2020.07.027
Er toe doen
Geleverd door Chinese Academy of Sciences
