Aktuelle Forschung veröffentlicht In National Science Review von einem Team unter der Leitung von Dr. Rong Cao und Dr. Minna Cao vom Fujian Institute of Research on the Structure of Matter der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Dr. Dongshuang Wu von der Nanyang Technological University, Singapur, hat das erfolgreiche Design und die Synthese demonstriert einer Reihe von Sub-10-nm-Kern-Schale-Nanokatalysatoren, bestehend aus einem Au-Kern und einer AuxIr1-x-Legierungsschale.
Der Erstautor Dr. Huimin Wang hat die elektrokatalytische Wasserspaltungsleistung dieser Materialreihe erfolgreich synthetisiert und systematisch getestet.
Dr. Huimin Wang fand heraus, dass das aktive Zentrum IrOx durch Modulation der Au/Ir-Komponente auf der Oberfläche der Au@AuxIr1-x-Kern-Schale-Struktur präzise gestaltet werden kann. IrOx-Spezies auf der Au@AuxIr1-x-Oberfläche gelten im Allgemeinen als die aktive Spezies für OER.
Allerdings verschiebt eine übermäßige Menge an IrOx das d-Band-Zentrum des Katalysators nahe an das Fermi-Niveau, was zu einer zu starken Bindungsaffinität der Zwischenprodukte führt, die ein ziemlich hohes Überpotential für die OER erfordert. Synchrotron-Röntgenspektroskopie, Elektronenmikroskopie und Berechnungen der Dichtefunktionaltheorie in Kombination mit elektrochemischen Tests ergaben, dass ein optimales Verhältnis von IrOx in Kombination mit einem geeigneten D-Band-Zentrum die beste OER-Aktivität ergibt.
Unter anderem werden die intrinsische Aktivität und Haltbarkeit von Au@Au0,43Ir0,57 wesentlich verbessert. Bei einer Belastung von nur 0,02 mgIr/cm2 ist es bei einer hohen Stromdichte von 100 mA/cm2 mindestens 320 h stabil.
Mehr Informationen:
Huimin Wang et al., Sub-10-nm-große Au@AuxIr1−x-Nanopartikel mit Metallkern und Legierungsschale als hochbeständige Katalysatoren für die saure Wasserspaltung, National Science Review (2024). DOI: 10.1093/nsr/nwae056