进入纳米级铂金时代:由所有六种铂金金属制成的第一种高熵合金

PGM-HEA

研究人员通过将PGM-HEA应用于电化学乙醇氧化反应来证明其实用性。信贷:京都大学

从青铜时代开始,金属合金改变了文明。最新的合金迭代是纳米级的高熵合金,或HEA。在美国化学学会,京都大学的研究人员与日本各地的多个研究所合作,报告了有史以来第一个由所有六种铂族金属组成的HEA,称为PGM-HEA,并表明它以前所未有的效率电化学催化乙醇氧化反应。

HEA是一个相对较新的结构,2004年才首次报道。它们提供了非凡的结构和功能特性,但由于其最近的发展而未被探索。

灌输这些独特功能的一个因素是他们的成分。虽然像黄铜一样的更简单合金可以少于两个金属,但HEA必须在邻近赤脂浓度下至少有五个元素。结果是更高的熵,因此尚未有吸引力且只有理论上建立的属性。

另一方面,化学家更好地掌握了PGM,用于制造所有商品的25%。尽管六种元素全部在同一组中,但各自可以催化独特的反应,并且当预期混合在一起时,可以为反应提供各种串的吸附位点。

实际上,为了测试其有用性,将PGM-HEA应用于电化学乙醇氧化反应,其用于从智能手机到叉车的便携式电力应用。EOR中发生的电子转移过程是复杂的并且受益于各种吸附位点,其传统催化剂不能提供的东西。

与这些更简单的催化剂相反,X射线光电子能谱显示,每个元素在PGM-Hea的表面上,为反应提供各种吸附位点。确认这种结构的意义,PGM-HEA胜过测试的所有商业催化剂。

为了了解6个PGM元素的重要性,我们制作了3-5个PGM的类似结构。实验表明,拥有所有6个PGM是至关重要的,因为PGM- hea使单个元素具有协同效应,这来自于电子转移过程中吸附位点的最佳表面构型。

更高的催化性能为提高燃料效率提供了新的策略。

参考文献:“铂族金属高熵合金纳米颗粒”,作者:dongshuo Wu, Kohei Kusada, Tomokazu Yamamoto, Takaaki Toriyama, Syo Matsumura, Shogo Kawaguchi, Yoshiki Kubota and Hiroshi Kitagawa, 2020年7月29日,美国化学学会杂志
DOI: 10.1021 / jacs.0c04807

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