科学家检验白金催化设计

SIMES和SUNCAT界面科学与催化中心科学家团队研究2个白金-纳米结构,识别白金岛最活跃点并预测优化白金-纳米结构比纯白金多5倍

SLAC-Stanford两所联合研究所、斯坦福材料和能源科学学院和SUNCAT界面科学和催化中心研究人员最近联手调查促进燃料电池节能反应的催化剂

发现由超丁白金层制成的催化剂单晶体,如果结构 — — 以及组成 — — 得到仔细设计,效果会更好、更持久。

稳定高活性电池特别需要电动电动车辆,不受电流电池射程限制。催化素往往由稀有和贵重材料组成,如白金尝试工程这些催化器失败, 因为最活跃催化器不够稳定, 最稳定的催化器不够活跃

SIMES团队由助理员工科学家Daniel Friebel牵头研究两种截然不同的白金-rhodium纳米结构:一种带白金嵌入单晶体原子学深层层和同量白金组成厚岛 中间裸yabovip2021使用斯坦福同步辐射光源束线6-2高分辨率X射线分光计检验确定两种结构催化作用的表层化学

两种样本显示明显不同行为:白金岛比白金单层强得多,白金单层几乎全无氧。原子氧是燃料电池阴极解析和联结化学反应之间的关键中间线,其中氧分子、流电电子和质子从燃料电池阳极生成而转化成水

Friebel说,催化作用如何强氧原子是判断其效率时一个至关重要的考虑因素。氧气太弱连接催化器 初始断层从不动如果氧气卡住 就会加速联结制作 完成响应

Venkat Viswanathan大学研究生SUNCAT使用称为密度函数论的理论工具解释SIMES结果面向每一种白金表面原子 发现简单描述它抓取氧气的能力 取决于它近邻有多少白金原子和原子平方原子相邻金属原子较少可强绑氧量,但如果邻方原子存在,则偏爱另一种白方原子近邻破坏白金对氧比白金近邻更多

白金和之间的这种交互作用 正因如此,较厚白金岛比原子白金层强绑氧力, 但仍然比纯白金层弱

研究者还能够识别白金岛最活跃点并预测优化白金-纳米结构比纯白白金多五倍此外,这种结构预期比白金镍或白金cobalt催化剂高得多抗退化,并具有相似活动,从而满足高活度和稳定性两方面的要求。

rhodium像白金太贵无法用作催化剂,

SIMES-SUNCAT研究显示美国化学学会杂志.

参考文献:Daniel Friebel,VenkasubramanianViswanathan,DanielJMiller, Toyli Anniyev,HirohitoOgasawaLarsen Christopher P.O'Grady JensKNørskov和Anders Nilsson,2012年5月22日美国化学学会杂志.
DOI:10.1021/ja3003765