Судлаачид вольфрамын субоксидыг нэг атомын катализатор (SAC) болгон ашиглан катализаторын идэвхийг нэмэгдүүлэх шинэ стратегийг танилцуулав. Металл цагаан алт (pt) дахь устөрөгчийн хувьслын урвалыг (HER) 16.3 дахин сайжруулдаг энэхүү стратеги нь цахилгаан химийн катализаторын шинэ технологийг хөгжүүлэхэд гэрэл гэгээтэй болгодог.

Устөрөгчийг чулуужсан түлшний ирээдүйтэй хувилбар гэж сурталчилж байна. Гэсэн хэдий ч үйлдвэрлэлийн устөрөгчийн үйлдвэрлэлийн уламжлалт аргуудын ихэнх нь байгаль орчны асуудалтай тулгардаг бөгөөд их хэмжээний нүүрстөрөгчийн давхар исэл, хүлэмжийн хийг ялгаруулдаг.

Цахилгаан химийн усыг хуваах нь цэвэр устөрөгч үйлдвэрлэх боломжит арга гэж тооцогддог. Pt нь цахилгаан химийн усыг задлахад HER-ийн гүйцэтгэлийг сайжруулахад хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг катализаторуудын нэг боловч Pt-ийн өндөр өртөг, хомсдол нь олон нийтийн арилжааны хэрэглээнд гол саад болж байна.

Бүх металлын төрлүүд нь хүссэн тулгуур материал дээр тус тусад нь тархсан байдаг SAC нь гадаргуу дээр ил гарсан Pt атомын хамгийн их тоог санал болгодог тул Pt ашиглалтын хэмжээг багасгах нэг арга зам гэж тодорхойлсон.

Нүүрстөрөгчид суурилсан материалаар дэмжигдсэн SAC дээр голчлон анхаарсан өмнөх судалгаанаас санаа авч Хими ба биомолекулын инженерчлэлийн тэнхимийн профессор Жинву Лигээр ахлуулсан KAIST судалгааны баг нь туслах материалын SAC-ийн гүйцэтгэлд хэрхэн нөлөөлж байгааг судалжээ.

Профессор Ли болон түүний судлаачид мезосүвэрхэг вольфрамын субоксидыг атомын тархалттай Pt-ийн шинэ тулгуур материал болгон санал болгосон бөгөөд энэ нь өндөр электрон дамжуулалтыг хангаж, Pt-тэй синергетик нөлөө үзүүлэх болно.

Тэд нүүрстөрөгч болон вольфрамын субоксидээр дэмжигдсэн нэг атомт Pt-ийн гүйцэтгэлийг харьцуулсан. Судалгааны үр дүнд вольфрамын дэд исэлд дэмжлэг үзүүлэх нөлөө илэрч, гянтболдын субоксидээр дэмжигдсэн нэг атомт Pt-ийн массын идэвхжил нь нүүрстөрөгчөөр дэмжигдсэн нэг атомт Pt-ийн массын идэвхжилээс 2.1 дахин, Pt-ээс 16.3 дахин их байна. нүүрстөрөгчөөр дэмжигдсэн нано хэсгүүд.

Баг нь вольфрамын субоксидээс Pt руу цэнэг шилжүүлэх замаар Pt-ийн электрон бүтцэд өөрчлөлт орсон болохыг харуулсан. Энэ үзэгдлийг Pt ба вольфрамын субоксидын хооронд хүчтэй металл дэмжих харилцан үйлчлэлийн үр дүнд мэдээлсэн.

HER-ийн гүйцэтгэлийг зөвхөн дэмжигдсэн металлын электрон бүтцийг өөрчилснөөр сайжруулаад зогсохгүй өөр нэг туслах нөлөө буюу асгаралтын нөлөөг бий болгосноор сайжруулж болно гэж судалгааны бүлэг мэдээлэв. Устөрөгчийн асгаралт нь шингэсэн устөрөгч нэг гадаргуугаас нөгөөд шилжих үзэгдэл бөгөөд Pt хэмжээ багасах тусам амархан үүсдэг.

Судлаачид вольфрамын субоксидээр дэмжигдсэн нэг атомт Pt ба Pt нано хэсгүүдийн гүйцэтгэлийг харьцуулсан. Гянтболдын субоксидээр дэмжигдсэн нэг атомт Pt нь устөрөгчийн задралын үзэгдлийг илүү их харуулсан бөгөөд энэ нь вольфрамын субоксидээр дэмжигдсэн Pt нано хэсгүүдтэй харьцуулахад устөрөгчийн хувьсал дахь Pt массын идэвхийг 10.7 дахин нэмэгдүүлсэн.

Профессор Ли “Устөрөгчийн үйлдвэрлэлд электрокатализийг сайжруулахад туслах материалыг зөв сонгох нь чухал. Бидний судалгаанд Pt-ийг дэмжихийн тулд ашигласан вольфрамын субоксидын катализатор нь сайн зохицсон металл ба тулгуур хоорондын харилцан үйлчлэл нь үйл явцын үр ашгийг эрс сайжруулж чадна гэсэн үг юм.