Peneliti dibere strategi anyar pikeun ngaronjatkeun aktivitas katalitik ngagunakeun tungsten suboksida salaku katalis atom tunggal (SAC). Strategi ieu, anu sacara signifikan ningkatkeun réaksi évolusi hidrogén (HER) dina platinum logam (pt) ku 16,3 kali, ngajelaskeun pamekaran téknologi katalis éléktrokimia anyar.

Hidrogén geus disebut-sebut salaku alternatif anu ngajangjikeun pikeun bahan bakar fosil. Tapi, lolobana métode produksi hidrogén industri konvensional datang jeung masalah lingkungan, ngaleupaskeun jumlah signifikan karbon dioksida jeung gas rumah kaca.

Beulah cai éléktrokimia dianggap pendekatan poténsial pikeun produksi hidrogén bersih. Pt mangrupikeun salah sahiji katalis anu paling sering dianggo pikeun ningkatkeun kamampuan HER dina pamisahan cai éléktrokimia, tapi biaya tinggi sareng kakurangan Pt tetep janten halangan utama pikeun aplikasi komérsial masal.

SACs, dimana sakabeh spésiés logam anu individual dispersed dina bahan rojongan nu dipikahoyong, geus diidentifikasi minangka salah sahiji cara pikeun ngurangan jumlah pamakéan Pt, sabab nawarkeun jumlah maksimum permukaan kakeunaan atom Pt.

Diideuan ku studi saméméhna, nu utamana fokus kana SACs dirojong ku bahan basis karbon, hiji tim panalungtikan KAIST dipingpin ku Professor Jinwoo Lee ti Departemen Kimia sarta Téknik Biomolekul nalungtik pangaruh bahan rojongan kana kinerja SACs.

Professor Lee sarta panalungtik na ngusulkeun mesoporous tungsten suboxide salaku bahan rojongan anyar pikeun atomically dispersed Pt, sakumaha ieu diperkirakeun nyadiakeun konduktivitas éléktronik tinggi na boga pangaruh sinergis jeung Pt.

Aranjeunna dibandingkeun kinerja tunggal-atom Pt dirojong ku karbon jeung tungsten suboksida mungguh. Hasilna ngungkabkeun yén pangaruh dukungan lumangsung sareng tungsten suboksida, dimana kagiatan massa atom tunggal Pt anu dirojong ku tungsten suboksida 2,1 kali langkung ageung tibatan atom tunggal Pt dirojong ku karbon, sareng 16,3 kali langkung luhur tibatan Pt. nanopartikel dirojong ku karbon.

Tim nunjukkeun parobahan dina struktur éléktronik Pt via mindahkeun muatan tina tungsten suboxide ka Pt. Fenomena ieu dilaporkeun salaku hasil tina interaksi pangrojong logam anu kuat antara Pt sareng tungsten suboksida.

kinerja HER bisa ningkat teu ukur ku ngarobah struktur éléktronik tina logam dirojong, tapi ogé ku inducing pangaruh rojongan sejen, efek spillover, grup panalungtikan dilaporkeun. Tumpahan hidrogén nyaéta fénoména dimana hidrogén anu diserep migrasi ti hiji permukaan ka permukaan anu sanés, sareng éta langkung gampil nalika ukuran Pt janten langkung alit.

Panaliti ngabandingkeun kinerja atom tunggal Pt sareng nanopartikel Pt anu dirojong ku tungsten suboksida. Atom tunggal Pt dirojong ku tungsten suboksida némbongkeun darajat luhur fenomena spillover hidrogén, nu ngaronjatkeun aktivitas massa Pt pikeun évolusi hidrogén nepi ka 10,7 kali dibandingkeun nanopartikel Pt dirojong ku tungsten suboksida.

Professor Lee ngomong, "Milih bahan rojongan katuhu penting pikeun ngaronjatkeun electrocatalysis dina produksi hidrogén. Katalis tungsten suboksida anu kami dianggo pikeun ngadukung Pt dina pangajaran kami nunjukkeun yén interaksi antara logam anu cocog sareng dukungan sacara drastis tiasa ningkatkeun efisiensi prosésna.