结构有序的L10-铁三元(Fe, Co, Ni)/Pt, M(铁三元)/Pt比值约为1:1的L10-铁三元(Fe, Co, Ni)/Pt,因其强表面应变所带来的高性能,在氧还原反应(ORR)电催化和燃料电池技术中受到越来越多的关注。而金属间化合物L10-M(铁三元体)Pt的合成一般需要精确的多组分含量控制和足够的热能来克服原子扩散的动力学势垒。
近日,北京化工大学Feng Wang,Zhengping Zhang提出了一种磷化诱导相变策略,合成了一系列具有不同元素组成(PtCo, PtNi和PtFe)、不同金属负载和不同Pt/C前驱体状态的L10-MPt金属间化合物。
文章要点
1)首选样品是由第二相,正交磷化钴(Co2P)中间体诱导的纯铂种子产生的单分散的亚~5 nm L10-CoPt NPs。引入Co2P中间体后退火有利于P空位的形成,诱导L10型晶格的生成。
2)L10-CoPt的制备过程包括:通过微波辅助多元醇还原工艺,在碳载体上均匀分布了2 nm以下的铂籽。种子介导的方法在L10-CoPt的制备中起着至关重要的作用,它为二次ad原子(Co和P)的成核和生长提供了丰富的位点,并消除了由于不同的还原电位而引起的两种金属前体同时还原的问题。产生的材料分别使用氯化钴和次磷酸二氢钠作为前驱体浸渍在磷和钴源中。随后在氩气气氛中退火导致Co2P在380 °C以上的初始形成,接着是磷逃逸和磷空位的产生。
3)P空位的产生加速了Pt向Co2P的扩散,随着退火温度的升高,Pt原子与Co原子发生偶联。研究人员认为粒子内扩散速率的增加可以归因于纳米尺度的Kirkendall效应。该方法制备的L10-CoPt有序度高,对不同负载、不同状态的各种Pt基电催化剂具有广泛的适应性,可提高其电催化性能。此外,其他L10-M(铁三位一体)铂金属间化合物,即L10-NiPt和L10-FePt,也通过这种磷诱导相变制备。
研究结果为利用第二相诱发的结构相变设计其他金属间化合物材料和合金材料提供了一种有前途的策略。
参考文献
Jingyu Guan, et al, Synthesis of L10-Iron Triad (Fe, Co, Ni)/Pt Intermetallic Electrocatalysts via a Phosphide-Induced Structural Phase Transition, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202207995
https://doi.org/10.1002/adma.202207995