Small Structures：低载量Pt纳米团簇锚定在石墨烯空心球上用于高效析氢
作者：互联网
氢气是一种重要的高热值、零污染的可再生能源。电催化分解水制氢是目前为止产生H2的主要方法之一。在水裂解过程中，往往需要合适的催化剂来促进阴极的析氢反应 (HER)。迄今为止，Pt基金属被认为是元素周期表中对HER的催化活性最高的金属，其中Pt/C催化剂常被用作HER的商业催化剂。高性能Pt基催化剂不仅取决于铂的内在活性，而且还取决于铂的负载量。一般情况下，高载量的Pt催化剂在HER中表现出较高的电催化活性。由于Pt元素在地壳中储量稀少，价格较高，金属载量高则会极大地限制Pt基催化剂的广泛应用。为了克服这一缺陷，我们需要找到一种便宜的Pt催化剂替代品，或者降低Pt的金属负载来提高HER电催化剂的催化性能。除了有活性组分外，选择合适的载体也非常重要。石墨烯是一种理想的二维载体材料，它除了导电率高、比表面积大外，还具有较高的机械强度，有利于提高催化剂的电化学稳定性和结构稳定性。而二维的石墨烯极易折叠重组，且这一过程是不可逆的，极大地丧失了催化剂的比表面积和活性位点。模板法构建三维石墨烯可以弥补二维石墨烯的上述缺陷。
南京师范大学化学与材料科学学院唐亚文课题组针对这一问题，通过空间约束效应和模板法，构建并开发了负载有功能化Pt纳米团簇(Pt/GHSs)的石墨烯空心球，作为析氢反应的高效电催化剂。与传统的制备方法不同，本工作没有添加额外的还原剂，氧化态Pt的还原直接通过高温煅烧进行。模板和石墨烯之间的间隙是PtCl42-前体的空间障碍，限制了金属铂在热处理过程中的聚集，最终在空心石墨烯表面形成Pt纳米团簇。所制得的Pt/GHSs具有与商用Pt/C相当的优异的HER活性和良好的电化学稳定性。这优异的电催化性能主要归因于3D空心石墨烯结构和较小粒径的Pt纳米团簇的协同效应。Pt纳米团簇粒径极小，只有2-5 nm，Pt的载量仅为商业化Pt/C的五分之一，显著降低了催化剂的生产成本，使大规模商业化生产成为了可能。相关结果发表在Small Structures（DOI: 10.1002/sstr.202000017）上。
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标签：团簇,Pt,HER,空心球,纳米,石墨,催化剂 来源： https://blog.51cto.com/u_15127594/2753528