Wetenschappers ontwikkelen sub-5 nm RU-gebaseerde legeringskatalysatoren voor efficiënte watersplitsing

A research team led by Prof. Liang Changhao from the Hefei Institutes of Physical Science of the Chinese Academy of Sciences has developed a novel method for synthesizing carbon nanotube (CNT)-supported intermetallic RuM (M = Cu, Rh, and Pd) alloys dominated by sub-5 nm nanoparticles (NPs). Hun bevindingen zijn gepubliceerd in Geavanceerde wetenschap.

Sub-5 nm RU-gebaseerde legeringen hebben aandacht gekregen als veelbelovende elektrochemische katalysatoren voor het splitsen van water. Hun synthese is echter beperkt door thermodynamische niet -mengbaarheid, wat de ontwikkeling van een universeel toepasbare voorbereidingsmethode beperkt.

In deze studie gebruikte het onderzoeksteam nanoseconde laser ultrasnel beperkte legering (LUCA) om de niet-mengbaar tot bewerkbare overgangsbarrière te overwinnen bij de synthese van door CNT ondersteunde sub-5 nm bimetallic rum legering NP’s.

Onder de gesynthetiseerde katalysatoren, ru₉₅Cu₅/CNT’s vertoonden uitstekende elektrokatalytische prestaties in de evolutiereactie van alkalische waterstof (haar), waardoor een overpotentiaal van slechts 17 mV en een tafelhelling van 28,4 mV december werd bereikt⁻¹ bij 10 ma cm⁻².

Bovendien vertoonde de katalysator opmerkelijke stabiliteit en handhaafde hij zijn prestaties meer dan 5000 cyclische voltammetriecycli. De ru₉₅Cu₅/CNT’s katalysator presteerden aanzienlijk beter dan Luca-gesynthetiseerd ru₈₆Rh₁₄/Cnts, ru₈₉PD₁₁/CNT’s, RU en Cu NP -katalysatoren, evenals commerciële benchmark 20% PT/C -katalysatoren.

Bovendien overtrof het de prestaties van andere mainstream RU-gebaseerde katalysatoren, waaronder door natte chemie gesynthetiseerde RURH-deeltjes (overpotentieel van 25 mV, tafelhelling van 47,5 mV december⁻¹) en RUCU/CNT’s gesynthetiseerd via Flash Joule -verwarming (overpotentieel van 39 mV).

Het legeren van niet-noble metaal Cu met verschillende atoomverhoudingen van RUCU-legeringen is aantrekkelijk vanwege de lage prijs van Cu en kosteneffectieve synthese voor grootschalige praktische toepassingen.

Deze studie benadrukt het grote potentieel van Luca voor het screenen van nieuwe klassen van haar katalysatoren.