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J-GLOBAL ID：202002262961281994   整理番号：20A0920826

MOF-253由来窒素ドーピング炭素制限効果を利用してPtナノ単結晶電気触媒の酸素析出反応を促進した。【JST・京大機械翻訳】

Robust MOF-253-derived N-doped carbon confinement of Pt single nanocrystal electrocatalysts for oxygen evolution reaction

著者 (6件)： Hellen Gabriela Rivera Monestel (武漢理工大学材料復合新技術国家重点実験,湖北武漢,430070) ,  Ibrahim Saana Amiinu (武漢理工大学材料復合新技術国家重点実験,湖北武漢,430070) ,  A Ndres Alvarado Gonzalez (武漢理工大学化学化工与生命科学学院,湖北武漢,430070) ,  Pu Zonghua (武漢理工大学材料復合新技術国家重点実験,湖北武漢,430070) ,  BibiMaryam Mousavi (武漢理工大学化学化工与生命科学学院,湖北武漢,430070) ,  Mu Shichun (武漢理工大学材料復合新技術国家重点実験,湖北武漢,430070)
資料名： Cuihua Xuebao  (Cuihua Xuebao)
巻： 41  号： 5  ページ： 839-846  発行年： 2020年 
JST資料番号： B0927B  ISSN： 0253-9837  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 中国 (CHN)  言語： 中国語 (ZH)

抄録/ポイント： 現在、電気化学エネルギー転化反応動力学プロセスの緩慢と商業化応用などの問題を効果的に解決するために、触媒の電極触媒活性と安定性を高め、貴金属触媒の使用量を大幅に下げる必要がある。通常、白金(Pt)基触媒は燃料電池の酸素還元反応(ORR)と水電解過程の水素析出反応(HER)に対して高い活性を示す。しかし、高効率の金属-空気電池と水電解装置に対して、その中の酸素析出反応(OER)は高活性の非Pt電気触媒を必要とし、電気化学的過電位を低下させ、その高電位に対する耐性を高める。IrO2やRuO2などの貴金属触媒は,Pt触媒よりも,高いOER活性を示すが,それらの安定性が悪く,実際の応用のニーズを満たすのは困難であり,金属-空気電池と水電解への応用を厳しく妨げる。通常、PtのOERに対する低効率触媒は主にOER電気触媒過程においてPtが電解液と直接接触し、Pt表面が急速に酸化され、Pt酸化物(Pt+4O2とPt+2O)層を形成する。形成したPt酸化物はOERに対して触媒作用を持たず、Ptの利用率と総水電解効率を低下させる。Pt表面の急速酸化を避け、高いOER性能を実現するため、Pt金属ナノ粒子を超薄機能多孔質炭素層内に有効に制限した。前期に、大量の金属基ORRとHER触媒に関する研究により、この戦略は金属ナノ粒子を安定させるのに非常に有効であり、金属触媒の快速酸化を有効に避けることができ、また金属粒子の移動と凝集を抑制することができることを証明した。また、触媒の導電性とイオン種の拡散能力を増強し、触媒の電極触媒性能を向上させる。しかし、金属触媒のOER電気触媒性能を高める目的を達成するため、優れた構造を有する官能化ヘテロ原子ドープ多孔質炭素基制限材料を設計する必要がある。金属有機フレームワーク(MOF)、特にMOF-253は、高い柔軟性、豊富な孔、制御可能な幾何構造及び高い比表面積を有するため、機能多孔質炭素ベースの制限材料を調製する理想的な前駆体と考えられる。このために,MOF-253と超微細Ptナノ単結晶の優位性を,機能性多孔質炭素母材の制限効果,MOF-253と超微細Ptナノ単結晶の優位性を組み合わせて,Ptナノ単結晶(Pt@N/C)のコア-シェル型電気触媒(Pt@N/C)を,合成するために,本論文で合成した。調製したPt-N-Cフレームワークは超薄の窒素ドープ活性多孔質炭素保護層シェル(平均厚さ0.51nm)だけでなく、高度分散と安定化Ptナノ単結晶核体を有する。炭素層の制限効果により、900°Cの高温処理でも、Ptナノ単結晶は小さい結晶サイズ(平均粒径は6.7nm)を維持している。さらに,Pt担持量は低く,6.1wt%(Pt@N/C-10)であった。OER電極触媒として,優れたOER性能を示した。10mAcm-2の電流密度で,その過電位は298mVであり,商業IrO2触媒(353mV)より低かった。また、2000週間の加速電位スキャン後、その電位は19.4mVだけ低下し、IrO2(23.3mV)より低かった。本論文では、空間限定構造の構築により、Ptなどの金属触媒が表面酸化によりOER動力学活性及び安定性が低い問題を効果的に解決できることを証明した。Data from Wanfang. Translated by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 酸化 ,  *単結晶 ,  電位 ,  *酸素 ,  *白金 ,  酸化物 ,  燃料電池 ,  過電圧 ,  触媒活性 ,  白金触媒 ,  *ドーピング ,  電流密度 ,  電極触媒 ,  電気化学 ,  官能化 ,  遷移金属触媒

著者キーワード (5件)： Pt ,  MOF-253 ,  Carbon confinement ,  Oxygen evolution reaction ,  Electrocatalyst

分類 (2件)： 貴金属触媒  (CB06122I) ,  酸化,還元  (CF02060T)

タイトルに関連する用語 (9件)： 窒素ドーピング ,  炭素 ,  制限 ,  Pt ,  単結晶 ,  触媒 ,  酸素 ,  析出 ,  促進