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Ionic Liquid-Derived Ultrafine Pt Nanoparticles with a Uniformly Dispersed State for Long-Life Oxygen Electroreduction
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2021-10-25 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c05572 Qi Li , Shizhu Song , Yanqing Wang
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2021-10-25 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c05572 Qi Li , Shizhu Song , Yanqing Wang
Ultrafine Pt nanoparticles (NPs) homogeneously anchored on hollow carbon nanoshells (PtIL-HCNs) via a wet-chemistry reduction of a new type of imidazolium-[PtCl6]2– ionic liquid (IL) are reported. Confined [PtCl6]2– in IL molecules effectively prevents the growth and spontaneous aggregation of the Pt NPs due to the electrochemical neutrality of the IL, resulting in a homogeneously dispersed state of Pt NPs. The PtIL-HCNs with a Pt loading of 22 wt % outperform the commercial Pt/C (40 wt %) in terms of oxygen reduction reaction (ORR) activity and durability. The half-wave potential of PtIL-HCNs is 51 mV more positive than that of the commercial Pt/C in 0.1 M HClO4. An electrochemical surface area of 97 m2 mg–1 Pt and specific mass activity of 475 mA mg–1 Pt of PtIL-HCNs were found to be 5.6 and 2.7 times higher than those on the commercial Pt/C. Furthermore, this work demonstrates that unlike one-dimensional (1D) carbon nanotubes and two-dimensional (2D) reduced oxide graphene, the three-dimensional (3D) HCN support plays an indispensable role in preventing any stacking of Pt NPs, leading to significantly enhanced ORR activity and durability.
中文翻译:
离子液体衍生的具有均匀分散状态的超细 Pt 纳米粒子,用于长寿命氧电还原
据报道,通过湿化学还原新型咪唑鎓-[PtCl 6 ] 2 -离子液体 (IL),超细 Pt 纳米粒子 (NPs) 均匀锚定在中空碳纳米壳 (Pt IL -HCNs) 上。由于 IL 的电化学中性,IL 分子中的受限 [PtCl 6 ] 2–有效地阻止了 Pt NPs 的生长和自发聚集,从而导致 Pt NPs 的均匀分散状态。在氧还原反应 (ORR) 活性和耐久性方面,Pt 负载量为 22 wt%的 Pt IL -HCNs 优于商业 Pt/C (40 wt%)。Pt IL的半波电位-HCNs 比商业 Pt/C 在 0.1 M HClO 4 中的正极性高 51 mV 。发现 97 m 2 mg –1 Pt的电化学表面积和 475 mA mg –1 Pt 的 Pt IL -HCNs 的比质量活度是商业 Pt/C 的 5.6 和 2.7 倍。此外,这项工作表明,与一维 (1D) 碳纳米管和二维 (2D) 还原氧化物石墨烯不同,三维 (3D) HCN 载体在防止任何 Pt NP 堆积方面起着不可或缺的作用,从而显着提高增强的 ORR 活性和耐久性。
更新日期:2021-11-08
中文翻译:
离子液体衍生的具有均匀分散状态的超细 Pt 纳米粒子,用于长寿命氧电还原
据报道,通过湿化学还原新型咪唑鎓-[PtCl 6 ] 2 -离子液体 (IL),超细 Pt 纳米粒子 (NPs) 均匀锚定在中空碳纳米壳 (Pt IL -HCNs) 上。由于 IL 的电化学中性,IL 分子中的受限 [PtCl 6 ] 2–有效地阻止了 Pt NPs 的生长和自发聚集,从而导致 Pt NPs 的均匀分散状态。在氧还原反应 (ORR) 活性和耐久性方面,Pt 负载量为 22 wt%的 Pt IL -HCNs 优于商业 Pt/C (40 wt%)。Pt IL的半波电位-HCNs 比商业 Pt/C 在 0.1 M HClO 4 中的正极性高 51 mV 。发现 97 m 2 mg –1 Pt的电化学表面积和 475 mA mg –1 Pt 的 Pt IL -HCNs 的比质量活度是商业 Pt/C 的 5.6 和 2.7 倍。此外,这项工作表明,与一维 (1D) 碳纳米管和二维 (2D) 还原氧化物石墨烯不同,三维 (3D) HCN 载体在防止任何 Pt NP 堆积方面起着不可或缺的作用,从而显着提高增强的 ORR 活性和耐久性。