أوراق نانوية فائقة الرقة ذات سبائك عالية الانتروبيا مصممة بذرات مو مفردة مع إجهاد شد داخلي تعزز التحفيز الكهربائي

النتائج

تركيب المواد وخصائصها

الشكل 1 | التخليق والتوصيفات لـ -PdPtNiCuZn SAHEA NSs.
رسم تخطيطي لآلية تشكيل -PdPtNiCuZn SAHEA NSs. صورة HAADF-STEM، (ج) نمط XRD و (د) طيف STEM-EDS (الإدراج هو نتيجة ICP-OES المقابلة) لـ -PdPtNiCuZn SAHEA NSs. صورة AFM و (f) الملف الارتفاعي المقابل لواحد SAHEA NS. صورة HRTEM (الإدراج هو نمط FFT ونموذج ثلاثي الأبعاد) لواحد ساهيا إن إس.

اختبارات أداء التحفيز الكهربائي تجاه تفاعل الأكسدة الكحولية الميثيلية

الشكل 2 | التوصيفات التركيبية والكهربائية الهيكلية لـ PdPtNiCuZn SAHEA NSs. أ، ب رسم خرائط العناصر بتقنية EDX عالية الدقة. ج طيف المسح الخطي EELS بعد طرح الخلفية لأربعة أعمدة ذرية متجاورة في تم الحصول على SAHEA NSs على طول الخط في الملحق

أ: سداسي -PdPtCoNiCuZn SAHEA NSs

الشكل 5 | آلية التفاعل لـ MOR على الموليبدينوم -PdPtNiCuZn SAHEA NSs. منحنيات الإزالة المشتركة لـ تم تسجيل SAHEA NSs ومحفزات Pt/C في محلول مشبع 1.0 م كوه. طيف FTIR في الموقع لـ MOR على (ب) -PdPtNiCuZn SAHEA

تحقيق في الآلية

نقاش

باختصار، نبلغ عن طريقة عامة لتخليق فئة من نانوشرائح HEA فائقة الرقة المصممة بموحدات ذرات مفردة مع إجهاد شد داخلي (بما في ذلك، ولكن لا تقتصر على، الخماسية ، سيناري PdPtCoNiCuZn، وسباعي -PdPtFeCoNiCuZn SAHEA NSs) كعوامل تحفيز كهربائية عالية الأداء تجاه MOR في ظروف قلوية. التمثيل تظهر SAHEA NSs نشاطًا جماهيريًا استثنائيًا لـ و في ذروة الإمكانيات، على التوالي، 18.13 و 8.58 مرة أعلى من المحفزات التجارية Pt/C، بالإضافة إلى إظهار متانة مثيرة للإعجاب. في الموقع

طرق

المواد الكيميائية

تحضير نانوشرائح SAHEA فائقة الرقة

تحضير -PdPtNiCuZn نانو جزيئات SAHEA

تحضير نانو جزيئات HEA من PdPtNiCuZn

توصيفات

قياسات التحفيز الكهربائي

طيفية الانعكاس FTIR الكهروكيميائية في الموقع

إعداد الحساب

توفر البيانات

References

1. Seh, Z. W. et al. Combining theory and experiment in electrocatalysis: insights into materials design. Science 355, eaad4998 (2017).
2. Zhou, Y. et al. Lattice-confined Ru clusters with high CO tolerance and activity for the hydrogen oxidation reaction. Nat. Catal. 3, 454-462 (2020).
3. Zhuang, Z. et al. Atomically dispersed nonmagnetic electron traps improve oxygen reduction activity of perovskite oxides. Energy Environ. Sci. 14, 1016-1028 (2021).
4. Aricò, A. S., Srinivasan, S. & Antonucci, V. DMFCs: from fundamental aspects to technology development. Fuel Cells 1, 133-161 (2001).
5. Sharma, S. & Pollet, B. G. Support materials for PEMFC and DMFC electrocatalysts-a review. J. Power Sources 208, 96-119 (2012).
6. Feng, Y., Liu, H. & Yang, J. A selective electrocatalyst-based direct methanol fuel cell operated at high concentrations of methanol. Sci. Adv. 3, e1700580 (2017).
7. Liu, L. & Corma, A. Metal catalysts for heterogeneous catalysis: from single atoms to nanoclusters and nanoparticles. Chem. Rev. 118, 4981-5079 (2018).
8. Jiang, J. et al. Freestanding single-atom-layer Pd-based catalysts: oriented splitting of energy bands for unique stability and activity. Chem 6, 431-447 (2020).
9. Wang, J. et al. Toward electrocatalytic methanol oxidation reaction: longstanding debates and emerging catalysts. Adv. Mater. 35, 2211099 (2023).
10. Mistry, H. et al. Nanostructured electrocatalysts with tunable activity and selectivity. Nat. Rev. Mater. 1, 16009 (2016).
11. Han, S. et al. The synergy of tensile strain and ligand effect in PtBi nanorings for boosting electrocatalytic alcohol oxidation. Adv. Funct. Mater. 32, 2208760 (2022).
12. Yin, P., Yan, Q. & Liang, H. Strong metal-support interactions through sulfur-anchoring of metal catalysts on carbon supports. Angew. Chem. Int. Ed. 62, e202302819 (2023).
13. Li, C. et al. Synthesis of core@shell Cu-Ni@Pt-Cu nano-octahedra and their improved MOR activity. Angew. Chem. Int. Ed. 133, 7753-7758 (2021).
14. Hao, J. et al. Unraveling the electronegativity-dominated intermediate adsorption on high-entropy alloy electrocatalysts. Nat. Commun. 13, 2662 (2022).
15. Tao, F. et al. Reaction-driven restructuring of Rh-Pd and Pt-Pd coreshell nanoparticles. Science 322, 932-934 (2008).
16. Sun, Y. et al. A general approach to high-entropy metallic nanowire electrocatalysts. Matter 6, 193-205 (2023).
17. Zhu, J. et al. Ultrahigh stable methanol oxidation enabled by a high hydroxyl concentration on Pt clusters/MXene interfaces. J. Am. Chem. Soc. 144, 15529-15538 (2022).
18. Jiang, K. et al. Electrocatalysis of formic acid on palladium and platinum surfaces: from fundamental mechanisms to fuel cell applications. Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 20360-20376 (2014).
19. Li, H. et al. Fast site-to-site electron transfer of high-entropy alloy nanocatalyst driving redox electrocatalysis. Nat. Commun. 11, 5437 (2020).
20. Chen, W. et al. High-entropy intermetallic PtRhBiSnSb nanoplates for highly efficient alcohol oxidation electrocatalysis. Adv. Mater. 34, 2206276 (2022).
21. Yao, Y. et al. High-entropy nanoparticles: synthesis-structureproperty relationships and data-driven discovery. Science 376, eabn3103 (2022).
22. Nakaya, Y. et al. High-entropy intermetallics serve ultrastable single-atom Pt for propane dehydrogenation. J. Am. Chem. Soc. 144, 15944-15953 (2022).
23. Zhan, C. et al. Subnanometer high-entropy alloy nanowires enable remarkable hydrogen oxidation catalysis. Nat. Commun. 12, 1-8 (2021).
24. Tao, L. et al. A general synthetic method for high-entropy alloy subnanometer ribbons. J. Am. Chem. Soc. 144, 10582-10590 (2022).
25. Fu, X. et al. High-entropy alloy nanosheets for fine-tuning hydrogen evolution. ACS Catal. 12, 11955-11959 (2022).
26. Lin, F. et al. Local coordination regulation through tuning atomicscale cavities of Pd metallene toward efficient oxygen reduction electrocatalysis. Adv. Mater. 34, 2202084 (2022).
27. Luo, M. et al. PdMo bimetallene for oxygen reduction catalysis. Nature 574, 81-85 (2019).
28. Zhu, P. et al. Regulating the moiety by constructing dual-metal atom sites for efficient electrochemical oxygen reduction. Nano Lett. 22, 9507-9515 (2022).
29. Wang, H. et al. In operando X-ray absorption fine structure studies of polyoxometalate molecular cluster batteries: polyoxometalates electron sponges. J. Am. Chem. Soc. 134, 4918-4924 (2012).
30. Yang, Y. et al. O-coordinated W-Mo dual-atom catalyst for universal electrocatalytic hydrogen evolution. Sci. Adv. 6, eaba6586 (2020).
31. Li, M. et al. Single-atom tailoring of platinum nanocatalysts for highperformance multifunctional electrocatalysis. Nat. Catal. 2, 495-503 (2019).
32. Ma, M. et al. Single-atom molybdenum engineered platinum nanocatalyst for boosted alkaline hydrogen oxidation. Adv. Energy Mater. 12, 2103336 (2022).
33. Luo, S. et al. A tensile-strained PtRh single-atom alloy remarkably boosts ethanol oxidation. Adv. Mater. 33, 2008508 (2021).
34. Wang, X. et al. The role of bismuth in suppressing the CO poisoning in alkaline methanol electrooxidation: switching the reaction from the CO to formate pathway. Nano Lett. 23, 685-693 (2023).
35. Kong, F. et al. Selectively coupling Ru single atoms to PtNi concavities for high-performance methanol oxidation via d-band center regulation. Angew. Chem. Int. Ed. 61, e202207524 (2022).
36. Matsuoka, K. et al. Electro-oxidation of methanol and ethylene glycol on platinum in alkaline solution: Poisoning effects and product analysis. Electrochim. Acta 51, 1085-1090 (2005).
37. Zhu, J. et al. Hierarchical porous Rh nanosheets for methanol oxidation reaction. Appl. Catal. B Environ. 264, 118520 (2020).
38. Ravel, B. & Newville, M. ATHENA, ARTEMIS, HEPHAESTUS: data analysis for X-ray absorption spectroscopy using IFEFFIT. J. Synchrotron Radiat. 12, 537-541 (2005).
39. Kresse, G. & Furthmüller, J. Efficiency of ab-initio total energy calculations for metals and semiconductors using a plane-wave basis set. Comput. Mater. Sci. 6, 15-50 (1996).
40. Kresse, G. & Joubert, D. From ultrasoft pseudopotentials to the projector augmented-wave method. Phys. Rev. B 59, 1758 (1999).
41. Perdew, J. P., Burke, K. & Ernzerhof, M. Generalized gradient approximation made simple. Phys. Rev. Lett. 77, 3865-3868 (1996).
42. Van de Walle, A. et al. Efficient stochastic generation of special quasirandom structures. Calphad 42, 13-18 (2013).

شكر وتقدير

مساهمات المؤلفين

المصالح المتنافسة

معلومات إضافية

Single-atom Mo-tailored high-entropy-alloy ultrathin nanosheets with intrinsic tensile strain enhance electrocatalysis

Results

Material synthesis and characterizations