Esploristoj prezentis novan strategion por plifortigi katalizan agadon uzante volframan suboksidon kiel unu-atoman katalizilon (SAC). Ĉi tiu strategio, kiu signife plibonigas hidrogenan evolureagon (HER) en metala plateno (pt) je 16.3 fojojn, prilumas la evoluon de novaj elektrokemiaj katalizilaj teknologioj.

Hidrogeno estis prezentita kiel esperiga alternativo al fosiliaj fueloj. Tamen, la plej multaj el la konvenciaj industriaj hidrogenproduktadmetodoj venas kun mediaj problemoj, liberigante signifajn kvantojn de karbondioksido kaj forcej-efikaj gasoj.

Elektrokemia akvodisigo estas konsiderita ebla aliro por pura hidrogenproduktado. Pt estas unu el la plej ofte uzataj kataliziloj por plibonigi ŝian efikecon en elektrokemia akvodisigo, sed la alta kosto kaj malabundeco de Pt restas ŝlosilaj obstakloj al amaskomercaj aplikoj.

SACoj, kie ĉiuj metalspecioj estas individue disigitaj sur dezirata subtenmaterialo, estis identigitaj kiel unu maniero redukti la kvanton de Pt-uzokutimo, ĉar ili ofertas la maksimumnombron de surfaco senŝirmaj Pt-atomoj.

Inspirite de pli fruaj studoj, kiuj ĉefe temigis SAC-ojn subtenatajn de karbon-bazitaj materialoj, KAIST-esplorteamo gvidita de profesoro Jinwoo Lee de la Sekcio de Kemia kaj Biomolekula Inĝenierado esploris la influon de subtenaj materialoj sur la agado de SAC-oj.

Profesoro Lee kaj liaj esploristoj sugestis mezoporan volframan suboksidon kiel novan subtenan materialon por atome disigita Pt, ĉar tio estis atendita disponigi altan elektronikan konduktivecon kaj havi sinergezan efikon kun Pt.

Ili komparis la agadon de unuatoma Pt subtenata de karbono kaj volframa suboksido respektive. La rezultoj malkaŝis, ke la subtena efiko okazis kun volframa suboksido, en kiu la amasa aktiveco de unuatoma Pt subtenata de volframa suboksido estis 2,1 fojojn pli granda ol tiu de unuatoma Pt subtenata de karbono, kaj 16,3 fojojn pli alta ol tiu de Pt. nanopartikloj subtenataj de karbono.

La teamo indikis ŝanĝon en la elektronika strukturo de Pt per ŝargotranslokigo de volframsuboksido ĝis Pt. Tiu fenomeno estis raportita kiel rezulto de forta metal-subtena interagado inter Pt kaj volframsuboksido.

Ŝia agado povas esti plibonigita ne nur ŝanĝante la elektronikan strukturon de la subtenata metalo, sed ankaŭ per induktado de alia subtena efiko, la disverŝa efiko, raportis la esplorgrupo. Hidrogendisverŝo estas fenomeno kie adsorbita hidrogeno migras de unu surfaco al alia, kaj ĝi okazas pli facile kiam la Pt-grandeco iĝas pli malgranda.

La esploristoj komparis la agadon de unuatomaj Pt kaj Pt nanopartikloj subtenataj de volframa suboksido. La unuatoma Pt apogita per volframa suboksido elmontris pli altan gradon da hidrogena disverŝado-fenomeno, kiu plifortigis la Pt-masaktivecon por hidrogenevoluo ĝis 10.7 fojojn komparite kun Pt-nanopartikloj apogitaj per volframa suboksido.

Profesoro Lee diris, "Elekti la ĝustan subtenmaterialon estas grava por plibonigi elektrokatalizon en hidrogenproduktado. La volframa suboksida katalizilo, kiun ni kutimis subteni Pt en nia studo, implicas, ke interagoj inter la bone kongrua metalo kaj subteno povas draste plibonigi la efikecon de la procezo."