Cientistas revelam o mecanismo de evolução da estrutura dependente da temperatura durante a formação de eletrocatalisadores

Ilustração esquemática e diagramas de fase binários. uma Ilustração esquemática da síntese de compostos intermetálicos (IMCs) de Pt-M estruturalmente ordenados (M = Fe, Co e Ni), indicando etapas separadas de formação de liga e ordenação. bd Diagramas binários de fase de Pt-Fe, Pt-Co e Pt-Ni, respectivamente. (Reproduzido com permissão das referências 33, 34 e 35. Copyright 2004, 2019 e 2010 Springer-Verlag.). Crédito: comunicações da natureza (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-35457-1

Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Liang Haiwei da Academia Chinesa de Ciências (CAS) da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) estudou a evolução da estrutura de compostos intermetálicos, um eletrocatalisador celular de combustível, em alta temperatura usando difração de raios X in situ de alta temperatura (HT-XRD). Eles descobriram o processo de evolução da estrutura dependente da temperatura e da transição de fase. A pesquisa foi publicada em comunicações da natureza.


Anteriormente, a equipe de Liang desenvolveu métodos de ancoragem de enxofre e de pequenas moléculas para a síntese geral de Pt-IMC. No entanto, era confuso que as temperaturas mais baixas necessárias para obter a estrutura dos IMCs geralmente excedessem as dos temperaturas de transição do correspondente o que parecia contradizer a ideia do senso comum de que somente abaixo das temperaturas de transição de fase as fases da liga são ordenadas termodinamicamente estáveis.

Nesta pesquisa, o grupo de Liang realizou estudos in situ HT-XRD e caracterizou três tipos de evolução estrutural durante o processo de recozimento: PtFe, PtCo e PtNi. A liga e a ordenação são simultâneas para o PtFe, enquanto a liga e a ordenação ocorreram separadamente durante os estágios de aquecimento e resfriamento para o PtCo. Em relação ao tipo de PtNi, o processo de ordenação estava ausente.

Os pesquisadores então dividiram o processo em dois estágios gerais para todos os três tipos. A etapa de liga ajuda a atingir a proporção de elementos, onde uma alta é favorecida. A fase de encomenda, porém, foi marcada pela fase de transição, onde Preferiu.

De acordo com essa diretriz, otimizaram separadamente o processo de liga e encomenda e produziram os três tipos com comprovada atividade superior ao catalisador Pt/C comercializado, entre os quais o PtFe se destacou por sua alta capacidade e durabilidade.

Este trabalho destaca a importância de entender as etapas de liga/pedido. Ele fornece orientação para maximizar o grau de ordenação de catalisadores intermetálicos suportados com tamanhos de partícula aceitáveis ​​para células de combustível práticas.

Mais informação:
Wei-Jie Zeng et al, Diagramas de fase orientam a síntese de eletrocatalisadores intermetálicos altamente ordenados: separando as etapas de liga e ordenação, comunicações da natureza (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-35457-1

Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia da China

Citação: Cientistas revelam mecanismo de evolução da estrutura dependente da temperatura durante a formação do eletrocatalisador (11 de janeiro de 2023) Acessado em 11 de janeiro de 2023 em https://phys.org/news/2023-01-scientists -reveal-mechanism-temperature-dependent-evolution .html

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