Основной задачей проекта в 2016 году была оптимизация методик синтеза электрокатализаторов на основе Pt-M наночастиц, сочетающих преимущественную локализацию платины в поверхностном слое, высокую стабильность и активность в реакциях электровосстановления кислорода (РВК) и электроокисления метанола (РЭОМ) в кислых средах. В качестве модельной биметаллической системы, позволяющей отработать различные способы синтеза, исследовать структурно-морфологические характеристики и электрохимическое поведение катализаторов, была выбрана система Pt-Cu. Основная проблема, требующая решения: при получении биметаллических наночастиц с архитектурой Pt-оболочка - Cu-ядро, часть из них может обладать дефектной или нестабильной оболочкой, неспособной защитить медное ядро от деградации в процессе функционирования катализатора.


Нами разработаны новые способы химического синтеза, позволяющие формировать платино-медные наночастицы с более высокими структурно-морфологическими и электрохимическими характеристиками по сравнению с аналогами. Полученные образцы были исследованы методами рентгеновской дифрактометрии, рентгенофлюоресцентной спектроскопии, просвечивающей электронной микроскопии, EXAFS, циклической и линейной вольтамперометрии на вращающемся и неподвижном электродах.
Лучшие из Cu@Pt/C катализаторов продемонстрировали более высокую активность в реакции электровосстановления кислорода и/или стабильность, чем коммерческие Pt/C образцы. При электроокислении метанола эти катализаторы проявляют не только более высокую активность, но и большую толерантность по отношению к продуктам неполного окисления метанола по сравнению с Pt/C.
Изучены особенности структурно-морфологических превращений и электрохимического поведения разных типов Cu-Pt/C образцов в зависимости от температуры/длительности термообработки. Подтверждена принципиальная возможность позитивного влияния термической обработки Cux@Pt/C электрокатализаторов на их активность в РВК и РЭОМ, толерантность к продуктам электроокисления метанола и/или стабильность в процессе длительного вольтамперометрического циклирования потенциала.
Установлено наличие сильной отрицательной линейной корреляции между масс-активностью в РВК и стабильностью Pt/C катализаторов, обусловленной противоположным характером зависимостей этих параметров от исходной площади электрохимически активной поверхности (ЭХАП) платины. Показано, что электрокатализаторы на основе биметаллических (платиномедных) наночастиц с архитектурой M-ядро – Pt оболочка, могут демонстрировать сочетание значительно более высоких значений масс-активности и стабильности по сравнению с Pt/C катализаторами с аналогичной загрузкой платины. Предложен подход, связанный с определением для каждого электрокатализатора области расположения маркера на корреляционной диаграмме «масс-активность – стабильность» при учете абсолютного значения ЭХАП платины, позволяющий провести первичный отбор образцов, сочетающих высокие значения активности и стабильности, с целью их последующего испытания в мембранно-электродных блоках.
Разработан новый электрохимический метод получения дисперсных оксидуглеродных и/или металлуглеродных материалов (подана патентная заявка).
Pt/C электрокатализаторы, полученные в рамках разработанных нами методик синтеза, проявили более высокие функциональные характеристики по сравнению с коммерческими Pt/C аналогами.

Поделитесь статьей в соцсетях:

Мероприятия лаборатории

Пока нет предстоящих событий
Наверх