PtM (М = Ni,Co,Cu)/C КАТАЛИЗАТОРЫ: СИНТЕЗ, СТРУКТУРА, АКТИВНОСТЬ В РЕАКЦИИ ЭЛЕКТРОВОССТАНОВЛЕНИЯ КИСЛОРОДА И ЭЛЕКТРООКИСЛЕНИЯ МЕТАНОЛА
Ключевые слова:
биметаллические наночастицы, реакция электровосстановления кислорода, электроокисление метанола, топливные элементы
Аннотация
Представлено сравнительное исследование структуры и активности полученных методом синтеза в жидкой фазе PtM (M=Ni,Co,Cu)/С катализаторов с атомным соотношением Pt-M 1:1 и коммерческого Pt/C материала Е-TEK 20. Средний размер кристаллитов по данным порошковой дифрактометрии для изученных материалов составил от 1.7 до 2.5 нанометров при содержании платины 20 – 27% масс. По результатам оценки активности материалов в реакции электровосстановления кислорода установлено, что PtCu/C катализатор, несмотря на меньшую величину площади поверхности - 40 м2/г(Pt) по сравнению с Pt/C катализатором - 100 м2/г(Pt), демонстрирует сопоставимую с коммерческим материалом активность в расчете на массу платины. PtM/C материалы характеризуются высокой удельной активностью в реакции окисления метанола (в расчете на реальную площадь поверхности), а также высокой толерантностью к продуктам его окисления, однако для повышения активности необходимо получать PtM/C катализаторы с максимально большей площадью поверхности.
Авторы благодарят РФФИ (проект 16-38-60112 мол_а_дк) за финансовую поддержку исследований.
Скачивания
Данные скачивания пока не доступны.
Литература
1. Grinberg V. A., Kulova T. L., Maiorova N. A., Skundin A. M., Khazova O. A., Dobrokhotova Zh. V., Pasynskii A. A. In Russian Journal of Electrochemistry, 2007, vol. 43, no. 1, pp. 75-84. DOI: 10.1134/S1023193507010119
2. Aricò A. S., Bruce, P., Scrosati B., Tarascon J.-M., Van Schalkwijk W. Nature Materials, 2005, vol. 4, no. 5, pp. 366-377. DOI:10.1038/nmat1368
3. Yaroslavtsev A. B., Dobrovolsky Yu. A., Shaglaeva N. S., Frolova L. A., Gerasimova E. V., Sanginov E. A. In Russian Chemical Reviews, 2012, vol. 81, no. 3, pp. 191–220. DOI:10.1070/RC2012v081n03ABEH004290.
4. Bagotzky V. S., Osetrova N. V., Skundin A. M. In Russian Journal of Electrochemistry, 2003, vol. 39, no. 9, pp. 919-934. DOI: 10.1023/A:1025719619261.
5. Tiwari J. N., Tiwari R. N., Singh G., Kim K. S. Nano Energy, 2013, vol. 2 no. 5, pp. 553-578. DOI: 10.1016/j.nanoen.2013.06.009
6. Peng Z., Yang H. Nano Today, 2009, vol. 4 no. 2, pp. 143-164. DOI: 10.1016/j.nantod.2008.10.010
7. Yao Nie, Li Li and Zidong Wei. Chem. Soc. Rev., 2015, vol. 44, pp. 2168-2201. DOI: 10.1039/C4CS00484A
8. Gasteiger H. A., Kocha S. S., Sompalli B., Wagner F. T. Applied Catalysis B: Environmental, 2005, vol. 56, pp. 9-35. DOI: 10.1016/j.apcatb.2004.06.021
9. Colmenares L., Guerrini E., Jusys Z., et al. J. Appl Electrochem, 2007, vol. 37, pp. 1413-1427. DOI: 10.1007/s10800-007-9353-x
10. Smirnova N. V., Kuriganova A. B., Leont'Eva D. V., Leont'Ev I. N., Mikheikin A. S. Kinetics and Catalysis, 2013, vol. 54, no. 2, pp. 255-262. DOI: 10.1134/S0023158413020146
11. Lv H., Li D., Strmcnik D., Paulikas A. P., Markovic N. M., Stamenkovic V. R. Nano Energy, 2016, vol. 29, pp. 149-165. DOI: 10.1016/j.nanoen.2016.04.008
12. Brancovic S. R., McBreen J., Adzic R. R. Electroanalyt. Chem., 2001, vol. 503, pp. 99-104. DOI: 10.1016/S0022-0728(01)00349-7
13. Gasteiger H. A., Markovic N., Ross P. N., Cairns E. J. J. Phys. Chem., 1994, vol. 98, pp. 617–625. DOI: 10.1021/j100053a042.
14. Guterman V. E., Belenov S. V., Dymnikova O. V., Lastovina T. A., Konstantinova Y. B., Prutsakova N. V. Inorganic Materials, 2009, vol. 45, no. 5, pp. 498-505. DOI: 10.1134/S0020168509050082
15. Alekseenko A. A., Guterman V. E., Volochaev V. A. and Belenov S. V. Inorganic Materials, 2015, vol. 51, no. 12, pp. 1258–1263. DOI: 10.1134/S0020168515120018
16. Guterman V. E., Lastovina T. A., Belenov S. V., Tabachkova N. Y., Vlasenko V. G., et al. J. of Solid State Electrochemistry, 2014, vol. 18, pp. 1307–1317. DOI: 10.1007/s10008-013-2314-x
17. Langford J. I., Wilson A. J. C. J. of Applied Crystallography, 1978, vol. 11, no. 2, pp. 102-113.
18. Guterman V. E., Alekseenko A. A., Volochaev V. A., Tabachkova N. Yu. Inorganic Materials, 2016, vol. 52, no. 1, pp. 23–28. DOI: 10.1134/S002016851601009X
19. Belenov S. V., Gebretsadik Veldegebrijel' I., Guterman V. E., Skibina L. M., Ljanguzov N. V. Condensed Matter and Interphases, 2015, vol. 17, no. 1, pp. 37-49. Available at: http://www.kcmf.vsu.ru/resources/t_17_1_2015_005.pdf
20. Gudko O. E., Smirnova N. V., Lastovina T. A., Guterman V. E. Nanotechnologies in Russia, 2009, vol. 4, no. 5-6, pp. 309-318. DOI: 10.1134/S1995078009050085
21. Alekseenko A. A., Belenov S. V., Volochaev V. A., Novomlinskij I. N., Guterman V. E. Condensed Matter and Interphases, 2016, vol. 18, no. 4, pp. 460-471. Available at: http://www.kcmf.vsu.ru/resources/t_18_4_2016_002.pdf
22. Ryzhonkov D. I., Levina V. V., Dzidziguri E. L. Nanomaterials: Textbook. Moscow, Binom Knowledge Laboratory Publ., 2008, p. 365. (in Russian)
23. Wang C., Dennis van der Vliet, Chang K.-C., You H., Strmcnik D., Schlueter J. A., Markovic N. M. and Stamenkovic V.R. J. Phys. Chem. C, 2009, vol. 113. pp. 19365−19368. DOI: 10.1021/jp908203p
24. Guterman V. E., Pakharev A. Y., Tabachkova N. Y. Applied Catalysis A: General, 2013, vol. 453, pp. 113-120. DOI: 10.1016/j.apcata.2012.11.041
25. van der Vliet, D. F., Wang, C., Li, D., Paulikas, A. P., Greeley, J., Rankin, R. B., Strmcnik, D., Tripkovic, D., Markovic, N. M. and Stamenkovic, V. R. Angew. Chem, 2012, vol. 124, pp. 3193–3196. DOI: 10.1002/ange.201107668
26. Acres G. J. K., Frost J. C., Hards G. A., Potter R. J., Ralph T. R., Thompsett D., Burstein G. T., Huchings G. J. Catal. Today, 1997, vol. 38, pp. 393-400. DOI:10.1016/S0920-5861(97)00050-3
27. Wasmus S., Kuver A. J. Electroanal. Chem., 1999, vol. 461, pp. 14-31. DOI:10.1016/S0022-0728(98)00197-1
28. Liu Z. L., Ling X. Y., Su X. D., Lee J. Y. and Gan L. M. J. Power Sources, 2005, vol. 149, pp 1-7. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2005.02.009
29. Mu Y. Y., Liang H. P., Hu J. S., Jiang L. and Wan L. J. J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 22212 - 22216. DOI: 10.1021/jp0555448.
2. Aricò A. S., Bruce, P., Scrosati B., Tarascon J.-M., Van Schalkwijk W. Nature Materials, 2005, vol. 4, no. 5, pp. 366-377. DOI:10.1038/nmat1368
3. Yaroslavtsev A. B., Dobrovolsky Yu. A., Shaglaeva N. S., Frolova L. A., Gerasimova E. V., Sanginov E. A. In Russian Chemical Reviews, 2012, vol. 81, no. 3, pp. 191–220. DOI:10.1070/RC2012v081n03ABEH004290.
4. Bagotzky V. S., Osetrova N. V., Skundin A. M. In Russian Journal of Electrochemistry, 2003, vol. 39, no. 9, pp. 919-934. DOI: 10.1023/A:1025719619261.
5. Tiwari J. N., Tiwari R. N., Singh G., Kim K. S. Nano Energy, 2013, vol. 2 no. 5, pp. 553-578. DOI: 10.1016/j.nanoen.2013.06.009
6. Peng Z., Yang H. Nano Today, 2009, vol. 4 no. 2, pp. 143-164. DOI: 10.1016/j.nantod.2008.10.010
7. Yao Nie, Li Li and Zidong Wei. Chem. Soc. Rev., 2015, vol. 44, pp. 2168-2201. DOI: 10.1039/C4CS00484A
8. Gasteiger H. A., Kocha S. S., Sompalli B., Wagner F. T. Applied Catalysis B: Environmental, 2005, vol. 56, pp. 9-35. DOI: 10.1016/j.apcatb.2004.06.021
9. Colmenares L., Guerrini E., Jusys Z., et al. J. Appl Electrochem, 2007, vol. 37, pp. 1413-1427. DOI: 10.1007/s10800-007-9353-x
10. Smirnova N. V., Kuriganova A. B., Leont'Eva D. V., Leont'Ev I. N., Mikheikin A. S. Kinetics and Catalysis, 2013, vol. 54, no. 2, pp. 255-262. DOI: 10.1134/S0023158413020146
11. Lv H., Li D., Strmcnik D., Paulikas A. P., Markovic N. M., Stamenkovic V. R. Nano Energy, 2016, vol. 29, pp. 149-165. DOI: 10.1016/j.nanoen.2016.04.008
12. Brancovic S. R., McBreen J., Adzic R. R. Electroanalyt. Chem., 2001, vol. 503, pp. 99-104. DOI: 10.1016/S0022-0728(01)00349-7
13. Gasteiger H. A., Markovic N., Ross P. N., Cairns E. J. J. Phys. Chem., 1994, vol. 98, pp. 617–625. DOI: 10.1021/j100053a042.
14. Guterman V. E., Belenov S. V., Dymnikova O. V., Lastovina T. A., Konstantinova Y. B., Prutsakova N. V. Inorganic Materials, 2009, vol. 45, no. 5, pp. 498-505. DOI: 10.1134/S0020168509050082
15. Alekseenko A. A., Guterman V. E., Volochaev V. A. and Belenov S. V. Inorganic Materials, 2015, vol. 51, no. 12, pp. 1258–1263. DOI: 10.1134/S0020168515120018
16. Guterman V. E., Lastovina T. A., Belenov S. V., Tabachkova N. Y., Vlasenko V. G., et al. J. of Solid State Electrochemistry, 2014, vol. 18, pp. 1307–1317. DOI: 10.1007/s10008-013-2314-x
17. Langford J. I., Wilson A. J. C. J. of Applied Crystallography, 1978, vol. 11, no. 2, pp. 102-113.
18. Guterman V. E., Alekseenko A. A., Volochaev V. A., Tabachkova N. Yu. Inorganic Materials, 2016, vol. 52, no. 1, pp. 23–28. DOI: 10.1134/S002016851601009X
19. Belenov S. V., Gebretsadik Veldegebrijel' I., Guterman V. E., Skibina L. M., Ljanguzov N. V. Condensed Matter and Interphases, 2015, vol. 17, no. 1, pp. 37-49. Available at: http://www.kcmf.vsu.ru/resources/t_17_1_2015_005.pdf
20. Gudko O. E., Smirnova N. V., Lastovina T. A., Guterman V. E. Nanotechnologies in Russia, 2009, vol. 4, no. 5-6, pp. 309-318. DOI: 10.1134/S1995078009050085
21. Alekseenko A. A., Belenov S. V., Volochaev V. A., Novomlinskij I. N., Guterman V. E. Condensed Matter and Interphases, 2016, vol. 18, no. 4, pp. 460-471. Available at: http://www.kcmf.vsu.ru/resources/t_18_4_2016_002.pdf
22. Ryzhonkov D. I., Levina V. V., Dzidziguri E. L. Nanomaterials: Textbook. Moscow, Binom Knowledge Laboratory Publ., 2008, p. 365. (in Russian)
23. Wang C., Dennis van der Vliet, Chang K.-C., You H., Strmcnik D., Schlueter J. A., Markovic N. M. and Stamenkovic V.R. J. Phys. Chem. C, 2009, vol. 113. pp. 19365−19368. DOI: 10.1021/jp908203p
24. Guterman V. E., Pakharev A. Y., Tabachkova N. Y. Applied Catalysis A: General, 2013, vol. 453, pp. 113-120. DOI: 10.1016/j.apcata.2012.11.041
25. van der Vliet, D. F., Wang, C., Li, D., Paulikas, A. P., Greeley, J., Rankin, R. B., Strmcnik, D., Tripkovic, D., Markovic, N. M. and Stamenkovic, V. R. Angew. Chem, 2012, vol. 124, pp. 3193–3196. DOI: 10.1002/ange.201107668
26. Acres G. J. K., Frost J. C., Hards G. A., Potter R. J., Ralph T. R., Thompsett D., Burstein G. T., Huchings G. J. Catal. Today, 1997, vol. 38, pp. 393-400. DOI:10.1016/S0920-5861(97)00050-3
27. Wasmus S., Kuver A. J. Electroanal. Chem., 1999, vol. 461, pp. 14-31. DOI:10.1016/S0022-0728(98)00197-1
28. Liu Z. L., Ling X. Y., Su X. D., Lee J. Y. and Gan L. M. J. Power Sources, 2005, vol. 149, pp 1-7. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2005.02.009
29. Mu Y. Y., Liang H. P., Hu J. S., Jiang L. and Wan L. J. J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 22212 - 22216. DOI: 10.1021/jp0555448.
Опубликован
2017-11-06
Как цитировать
Menshchikov, V. S., Belenov, S. V., AlekseenkoA. А., & VolochaevV. А. (2017). PtM (М = Ni,Co,Cu)/C КАТАЛИЗАТОРЫ: СИНТЕЗ, СТРУКТУРА, АКТИВНОСТЬ В РЕАКЦИИ ЭЛЕКТРОВОССТАНОВЛЕНИЯ КИСЛОРОДА И ЭЛЕКТРООКИСЛЕНИЯ МЕТАНОЛА. Конденсированные среды и межфазные границы, 19(1), 87-97. https://doi.org/10.17308/kcmf.2017.19/180
Выпуск
Раздел
Статьи
