Figuur 1: Unieke palladium-nanostructuren in de vorm van een kerstboom. Krediet: Japan Advanced Institute of Science and Technology
Nanogestructureerd metaaloppervlak heeft nieuwe fysische en chemische eigenschappen, die wetenschappelijke interesse hebben gewekt voor heterogene katalyse, biosensoren en elektrokatalyse. Het fabricageproces kan de vormen en afmetingen van metalen nanostructuren beïnvloeden. Van de verschillende fabricageprocessen wordt de elektrochemische afzettingstechniek veel gebruikt voor schone metalen nanostructuren. Door de techniek toe te passen, heeft een team van onderzoekers onder leiding van Dr. Yuki Nagao, Associate Professor aan het Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) en Md. Mahmudul Hasan, een Ph.D. student aan JAIST, erin geslaagd om Pd-gebaseerde katalysatoren te construeren met een unieke morfologie.
In deze studie heeft het team voor het eerst met succes kerstboomvormige palladium-nanostructuren op het GCE-oppervlak gesynthetiseerd door elektrolytische afzetting in één pot zonder toevoegingen (Figuur 1). De gecontroleerde elektrodepositiemethode creëert veel scherpe randen van kerstboomvormige palladium-nanostructuren (Pd/GCE) die de katalytische activiteit voor AA-elektro-oxidatie verbeterden.
De unieke nanostructuren op de GCE vertonen uitstekende elektrokatalytische oxidatie van AA dan de ongewijzigde GCE in 1 M KOH-oplossing (Figuur 2). Meerdere scherpe randen waargenomen in de nanostructuren verbeterden de elektrokatalytische prestaties. Dit brengt een stap dichter bij de constructie van een op alkalische AA gebaseerde Directe vloeibare brandstofcel (DLFC).
Om de energiecrises en klimaatverandering aan te pakken, moeten er dringend schone energiebronnen worden onderzocht. DLFC zou een potentiële kandidaat kunnen zijn voor de nieuwe energiebron met zijn eenvoudige celontwerp. AA, bekend als vitamine C, is een haalbare brandstofbron voor DLFC. AA is milieuvriendelijk en genereert tijdens de elektro-oxidatie twee elektronen en twee protonen samen met groen dehydroascorbinezuur. AA is betaalbaarder en kan dus op grote schaal worden gebruikt als schone energiebron.
Figuur 2: AA-elektro-oxidatie wordt versterkt door een unieke metaalmorfologie. Krediet: Japan Advanced Institute of Science and Technology
Mahmudul Hasan et al, kerstboomvormige palladium-nanostructuren versierd op glasachtige koolstofelektrode voor ascorbinezuuroxidatie in alkalische toestand, ChemieSelecteer (2021). DOI: 10.1002/slct.202100974
Geleverd door Japan Advanced Institute of Science and Technology