Cross-linked multi-atom Pt catalyst for highly efficient oxygen reduction catalysis

催化作用 Atom(片上系统) 金属 材料科学 氧原子 阴极 纳米颗粒 纳米技术 结晶学 化学 物理化学 分子 冶金 有机化学 计算机科学 嵌入式系统
作者
Jia Li,Qiuyun Zhou,Mufei Yue,Siguo Chen,Jianghai Deng,Xinyu Ping,Yan Li,Jing Li,Qiang Liu,Minhua Shao,Zidong Wei
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:284: 119728-119728 被引量:28
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2020.119728
摘要

Although single-atom catalysts (SACs) are drawing wide attention because they offer properties that differ from those of conventional nanoparticle (NP)-based catalysts, the lack of neighboring metal centers to cooperate in catalysis limits their actual application in many important chemical processes. Here, we report the synthesis of multi-atom Pt catalyst that consists of cross-linked Pt-Pt metal centers stabilized by atomically dispersed ZnFe-N-C support through Pt-N bonds. XAFS analysis reveals that each Pt atom in the multi-atom Pt catalyst coordinates with ∼2.6 N atoms and ∼4.3 Pt atoms. This novel catalyst combines the merits of SACs and NPs, resulting in 100 % exposure of surface Pt atoms and excellent stability and fuel cell performance. With an ultralow Pt loading of 0.035 mg cm−2 at the cathode, the fuel cell delivers a 1.02 W cm-2 maximal power output. DFT calculations revealed that the strongly coupled Pt-N bond is critical for stabilizing the cross-linked Pt.
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