L'alliage est une stratégie générale et efficace pour stimuler l'activité catalytique des catalyseurs au Pt vers la réaction de réduction de l'oxygène (ORR) par le biais d'effets électroniques et géométriques. Outre, les surfaces à haut indice (HIS) de Pt présentent également une activité ORR supérieure, proviennent principalement d'atomes de pas ou de pli faiblement coordonnés. Ainsi, une combinaison de l'alliage et des HIS serait une méthode prometteuse pour développer davantage d'excellents catalyseurs pour l'ORR. Cependant, le contrôle simultané de la composition de l'alliage et de l'exposition aux HIS à l'échelle nanométrique reste un défi.

Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Shengli Chen de l'Université de Wuhan, La Chine a conçu un électrocatalyseur en alliage nanodendrite Pt-Cu possédant de riches branches épineuses exposant n (111) x (110) HIS avec une composition graduée de PtCu 3 @Pt 3 Cu@Pt. L'électrocatalyseur a été obtenu par une synthèse en phase solution modulée par l'atmosphère suivie d'un désalliage électrochimique. Les résultats ont été publiés dans Journal chinois de catalyse .

Morphologie nanodendrite du PtCu 3 l'alliage est obtenu en contrôlant les atmosphères de réaction, plus précisement, en appliquant initialement une atmosphère oxydante pour former des nanocubes concaves de graines de Pt-Cu, puis passage à une atmosphère inerte sous laquelle une croissance explosive des dendrites a lieu. Lors du maintien de l'atmosphère oxydante, les cubes concaves Pt-Cu continuent de croître. Si vous postulez initialement pour une atmosphère inerte, des jumeaux quintuples de cristaux de Pt-Cu se forment pour minimiser l'énergie de surface. Les jumeaux quintuples se développent en nano-polypodes sous l'atmosphère inerte, mais se transforment en cubes concaves en cas de passage à une atmosphère oxydante à cause des dislocations dans les quintuples jumeaux. Le PtCu 3 les nanodendrites sont entourées d'une surface à haut indice avec un grand nombre de marches, avec les plans (111) présentant un espacement des franges du réseau de 0,214 nm, ce qui correspond à un retrait de maille de 5,3 % par rapport aux 0,226 nm de Pt(111).

Dégraissage électrochimique, effectué par 100 cycles de voltamogramme cyclique (CV) avec une vitesse de balayage de 500 mV s ^-1 entre 0,06 ~ 1,3 V (vs. RHE) en O 2 -saturé 0,1 M HClO 4 Solution, a été utilisé pour obtenir des catalyseurs HIS avec une composition en gradient à partir des nanocristaux de Pt-Cu tels que préparés. Une surface riche en Pt a été obtenue alors que les HIS sont conservés, menant à un PtCu gradué en composition 3 @Pt 3 Nanodendrites Cu@Pt.

La structure nanodendritique et la faible teneur en Pt fournissent ensemble un ECSA spécifique élevé pour améliorer l'utilisation du Pt, et les HIS et la composition du gradient des catalyseurs fournissent ensemble une activité catalytique de réduction de l'oxygène élevée. PtCu 3 @Pt 3 Les nanodendrites Cu@Pt présentent d'excellentes activités massiques et surfaciques du Pt pour l'ORR dans 0,1 M HClO 4 Solution, qui sont 15 et 24 fois supérieures à celle de Pt/C, respectivement. Les calculs DFT révèlent que l'alliage de Cu et les HIS ont tous deux contribué à l'augmentation significative de l'activité du Pt, et que l'énergie de liaison de l'oxygène sur les sites de marche des HIS sur le PtCu 3 @Pt 3 Les nanodendrites Cu@Pt s'approchent de la valeur optimale pour donner une activité ORR près du sommet du volcan.