Çin Elm və Texnologiya Universitetindən (USTC) professor Qao Minruinin rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu Ni-W ərintilərindəki nikel-volfram (Ni-W) nisbətinin hidrogen oksidləşmə reaksiyasının (HOR) performansını idarə etdiyini bildirir. Bundan əlavə, tədqiqatçılar qələvi HOD-larda ərintinin sıfır yükü (PZC) və hidroksil adsorbsiya (OH _ad ) potensialını tənzimləmək üçün Ni-də qoşalaşmamış elektronları sazladılar . Nəticələr Angewandte Chemie International Edition -da dərc olunub .

Hidrogen-oksigen yanacaq hüceyrələri sıfır karbon emissiyası kimi üstünlüklərinə görə elektron nəqliyyat vasitələrini gücləndirmək üçün perspektivli namizədlərdir. Həmçinin, anion mübadiləsi membran yanacaq hüceyrələri qeyri-platin metal katalizatorların istifadəsinə imkan verməkdə digərlərindən üstündür. Bununla belə, qələvi elektrolitlərdə HOR anodunun kinetikası turşu mühitdə olanlarla müqayisədə təxminən 100 dəfə azalır. Hal-hazırda, Ni-əsaslı HOR katalizatorlarının fəaliyyəti və sabitliyi hələ də daha da təkmilləşdirilməlidir.

Tədqiqatçılar mikrodalğalı istilik strategiyası vasitəsilə Ni-W hidroksid prekursoru hazırladılar və sonra yumşalma yolu ilə Ni-W ərintisi hazırladılar. Müxtəlif stoxiometrik nisbətlərə malik Ni-W ərintilərinin HOR aktivliyi Ni ₁₉ W < Ni ₉ W < Ni ₃ W < Ni ₄ W < Ni ₁₇ W ₃ sırasına uyğun idi , bunların arasında Ni ₁₇ W _3- ün performansı ən yaxşı idi. , kommersiya platin karbon katalizatorlarından üstündür.

Tədqiqatçılar in situ Raman spektroskopiyası ilə fazalararası suyun quruluşunu araşdırdılar. Nəticələr göstərdi ki, Ni ₁₇ W _{3 “boşluq-H 2} O” molekullarının ən yüksək nisbətinə malikdir , bu da onun hidrogen rabitəsi şəbəkəsinin ən yaxşı əlaqəyə malik olduğunu göstərir.

Elektron struktur modulyasiyasında Ni-W nisbətinin rolunu daha da yoxlamaq üçün tədqiqatçılar elektron paramaqnit rezonans və temperaturdan asılı maqnitləşmə ölçmələrindən istifadə etdilər. Müəyyən edilmişdir ki, Ni ₁₇ W ₃ -də qoşalaşmamış Ni 3d elektronlarının orta sayı 3,7 olmuşdur ki, bu da digər Ni-W ərintilərindən yüksək olmuşdur.

Qoşalaşmamış elektronların artması Ni-nin üçölçülü orbital elektron konfiqurasiyasını dəyişdi. Bundan əlavə, o, həmçinin səth iş funksiyasını və PZC-ni azaldıb və OH-nin adsorbsiya enerjisini artırıb.

Tədqiqatçılar Ni-nin qoşalaşmamış elektronlarını dəqiq tənzimləmək üçün Ni-ni elektronmənfi W ilə əritməklə PZC və səth elektron hallarını OH _reklamı üçün əlverişli hala gətirə bildilər .

Bu işdə aşkar edilən yeni mexanizm, hazırkı qeyri-qiymətli metal qələvi HOR katalizatorlarının performans həddini aşmaq və yeni nəsil qeyri-platin katalizatoru yaratmaq üçün əhəmiyyətli təsirlərə malikdir.

Daha çox məlumat: Ye-Hua Wang və digərləri, Qələvi Elektrolitlərdə Effektiv Hidrogen Oksidləşmə Katalizası üçün Nikel-Volfram ərintilərində Stokiometriya Effektinin açılması, Angewandte Chemie Beynəlxalq Nəşri (2024). DOI: 10.1002/anie.202407613

Jurnal məlumatı: Angewandte Chemie Beynəlxalq Nəşri