提高贵金属气凝胶电催化性能的新维度

德累斯顿工业大学的化学家们通过重新研究配体化学方法,制造了表面清洁的贵金属气凝胶,从而提高了电催化性能。他们在Angewandte Chemie国际版中报告了他们的结果。

提高贵金属气凝胶电催化性能的新维度

贵金属气凝胶(NMA)是一类新兴的多孔材料,包含纳米级,高活性贵金属和多孔结构,在各种电催化过程中显示出空前的性能。然而,各种杂质,特别是有机配体,经常参与合成并保留在相应的产物中,从而阻碍了对NMAs固有电催化性能的研究。另一方面,有机配体的存在通常被认为对催化过程是有害的,因为它们可以阻断活性位点。然而,由于缺乏以受控方式在干净的NMA中赋予配体的方法,因此尚未在NMA系统中得到验证。

来自中国的Ran Du是Alexander von Humboldt的研究员,自2017年以来一直担任德累斯顿工业大学AlexanderEychmüller教授的物理化学小组的博士后。他和杜伊斯堡-埃森大学的Stephan Barcikowski教授最近创建了表面清洁贵金属气凝胶通过使用激光产生的纳米粒子,从而揭示了一个新的维度,可通过调节配体化学来增强乙醇电氧化的电催化性能(直接乙醇燃料电池的阳极反应)。

冉然及其团队通过激光烧蚀制备了各种无机盐稳定的金属纳米颗粒,它们是不含有机配体的前体。以这种方式,他们制造了金(Au),钯(Pd)和金-钯(Au-Pd)的无杂质NMA。这一成就突出了NMA的固有电催化性能。另外,这些清洁的凝胶用作有意接枝特定配体的平台,由此明确证明了配体定向的电催化性能调节。潜在的机制归因于不同配体的电子密度调节,其中乙醇氧化反应(EOR)的电催化活性与金属的氧化态正相关。在这方面,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)改性的Au-Pd双金属气凝胶 具有显着的电流密度,比市售Pd / C(钯/碳)高5.3倍,比Au-Pd原始气凝胶高1.7倍。

“通过这项工作,我们不仅提供了一种制备无杂质NMA来探测其内在特性的策略,而且还通过重新审视配体的作用为设计高性能电催化剂提供了新的方向,” Ran Du说。

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