AFM:超细铂基纳米线催化剂
雨辰 雨辰 2020-04-23

在电催化和多相反应的前沿领域,铂基纳米材料因其具有可调的形貌和优异的催化性能而受到广泛关注。与其他形貌的铂基纳米催化剂相比,纳米线催化剂,尤其是一维超细纳米线(NW)结构催化剂,由于其具有高原子效率、固有的各向同性、高指数晶面丰富、导电性好、结构稳定性好等优点而受到越来越多的关注。尽管有这些优点,但要实现对基于Pt的超细NW的尺寸,晶相结构和组成的精确控制仍然是一项挑战。

有鉴于此,苏州大学的杜玉扣等人,综述了近年来超细铂基NWs催化剂在催化和多相反应中的研究进展。

本文要点

1重点关注基于Pt的UNW的成分,表面,界面,晶面和应变工程方面的最新进展,以促进包括乙醇(甲醇,乙醇,乙二醇,甘油)氧化反应(AOR)在内的电催化作用,甲酸氧化反应(FAOR),氧还原反应(ORR),析氢反应(HER),和一些非均相反应。该工作关注的问题是增强催化性能的机制,即组成,表面,界面,晶面和应变工程对基于Pt的UNWs的电子结构和活性位点的影响。此外,简要总结和展望了以铂为基础的UNWs。

2通过对电子结构进行工程设计,可以提高基于一维铂的UNW的催化性能,这为催化反应提供了良好的电子环境。另外,优化Pt与其他组分之间的协同作用对于通过双功能机理改善催化性能是有效的。此外,通过尺寸,表面和界面工程来增加基于Pt的UNWs中表面活性位点的数量并提高每个活性部位的固有活性,这也是提高其催化性能的另一种有利策略。由于强大的电子效应和丰富的活性位点的暴露,通过表面和界面工程使基于Pt的UNW具有一定数量的HIF可以有效提高其催化性能。

3挑战包括:1. 由于一维超细纳米线结构的高各向异性,精确地大规模控制高质量纳米晶体的合成仍然具有挑战性。2. 提高有效识别特定活性位点的能力和活性位点的数量将对高性能催化剂的合成产生积极的影响。3. 催化剂的表面,尤其是热力学不稳定的一维UNWs,在电化学测试下通常会发生结构变化,从而导致表面活性位点的变化。缺乏有效的测试技术严重阻碍了对真实活性位点的确定。因此,开发先进的原位表征技术,如原位TEM、原位XAFS、原位Raman和原位FTIR,可以实时记录表面结构的变化,从而可以建立精确的原子模型,揭示真实的反应活性位点。

总之,该工作对于合理设计用于能量转化反应的高活性、耐久性和选择性的超细Pt基NWs催化剂具有重要的指导意义。

参考文献:

Hui Xu et al. Ultrafine Pt‐Based Nanowires for Advanced Catalysis. Adv. Funct. Mater., 2020.

DOI: 10.1002/adfm.202000793

https://doi.org/10.1002/adfm.202000793


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催化;燃料电池;多孔炭材料;炭气凝胶;隔热

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