国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

電催化制氫技術是實現(xiàn)碳中和目標的重要手段，可以利用太陽能、風能和海洋能提供可持續(xù)電力。目前，由于鉑(Pt)的中間體吸附吉布斯自由能接近于零，被認為是最優(yōu)的析氫反應(HER)電催化劑。然而，Pt基納米材料的稀缺嚴重阻礙了其大規(guī)模應用。通過對鉑基催化劑進行單原子、簇和特定形態(tài)的設計來提高催化劑的利用效率，是降低已開發(fā)電催化劑成本的有效途徑。與納米顆粒和單原子相比，亞納米團簇可以暴露足夠多的活性位點，因此，設計亞納米尺寸的Pt基電催化劑將能提高反應動力學，獲得意想不到的催化性能。

基于此，皇家墨爾本理工大學馬天翼和青島科技大學王磊(共同通訊)等人首次采用無溶劑微波和低溫化學處理方法，制備了富氧空位黑色TiO₂負載亞納米Pt團簇(Pt/TiO₂-OV)催化劑，實現(xiàn)了高效析氫。

【計算+實驗】Angew.：富氧空位的TiO2@Pt簇實現(xiàn)高效酸性環(huán)境下的析氫

本文采用典型的三電極系統(tǒng)，在0.5 M H₂SO₄中進行了電化學測試，以評估合成的電催化劑和商業(yè)Pt/C的電催化性能。

在所研究的催化劑中，Pt/TiO₂-O_V具有最優(yōu)異的電催化性能，Pt/TiO₂-O_V在10 mA cm^-2的電流密度下的過電位僅為18 mV，優(yōu)于Pt/C(35 mV)和Pt/TiO₂(39 mV)，驗證了載體對優(yōu)化催化性能可以起到關鍵的作用。TiO₂載體在施加電位時顯示出可忽略的電流密度，表明其具有較差的催化活性。

此外，在50mV(142 mA cm^-2)時，Pt/TiO₂-O_V表現(xiàn)出驚人的電流密度，遠優(yōu)于Pt/C(19 mA cm^-2)，Pt/TiO₂(14 mA cm^-2)和TiO₂(0.03 mA cm^-2)。

此外，Pt/TiO₂-O_V的主氧化峰相對于Pt/C大約有0.02 V的負移，這表明由于強的金屬-載體相互作用，Pt/TiO₂-O_V更容易從Pt表面去除CO。Pt/TiO₂-O_V和Pt/C相應的電化學活性表面積(ECSA)分別為17.9 m² g_pt^-1和54.3 m² g_pt^-1。Pt/TiO₂-O_V相對于Pt/C較小的ECSA可能是由于設計的電催化劑中強的金屬-載體相互作用減弱了CO分子對Pt的吸附能力。

為了更好地闡明Pt/TiO₂-O_V對HER具有特殊電催化活性的原因，本文進行了密度泛函理論(DFT)計算。與其他兩種參考載體相比，負載在TiO₂-O_V上的Pt具有最負的吸附值(-6.87 eV)，驗證了Pt與TiO₂-O_V之間的強相互作用，從而賦予了其良好的穩(wěn)定性。Pt/TiO₂-O_V的氫吸附自由能(ΔG_H*=0.05 eV)最接近于0 eV，表明其對HER具有良好的吸附/脫附過程。

為了確定Pt在金屬和載體中的作用，還研究了Pt團簇對不同載體的d帶電子分布影響。與TiO₂(101)的完美表面相比，吸附在TiO₂(101)上的Pt₄簇的d帶中心能量相對于費米能級(E_f)向下移動。在Pt₄/TiO₂(101)上去除一個O原子后，d帶能量逐漸下降。

結(jié)果表明，對于Pt₄/TiO₂(101)-O_V、Pt₄/石墨烯和Pt₄/TiO₂(101)，d帶電子的平均能量降低。根據(jù)d帶中心理論，隨著d帶能量的下降，中間體的成鍵作用減弱，加入Pt會減弱中間體的成鍵作用。此外，TiO₂-O_V載體上的Pt富集了電子，有利于提高催化性能。本工作為在微波和化學輔助下設計和開發(fā)高效的電催化劑提供了一種新的方法。

Microwave synthesis of Pt clusters on black TiO₂ with abundant oxygen vacancies for efficient acidic electrocatalytic hydrogen evolution, Angewandte Chemie International, 2023, DOI: 10.1002/anie.202300406.

https://doi.org/10.1002/anie.202300406.

原創(chuàng)文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/11/24/30ff24a94f/

国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

【計算+實驗】Angew.：富氧空位的TiO2@Pt簇實現(xiàn)高效酸性環(huán)境下的析氫

相關推薦