Oxygen Reduction on Well-Defined Core−Shell Nanocatalysts: Particle Size, Facet, and Pt Shell Thickness Effects

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作者
Jia X. Wang,Hiromi Inada,Lijun Wu,Yimei Zhu,YongMan Choi,Ping Liu,Wei-Ping Zhou,Radoslav R. Adžić
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:131 (47): 17298-17302 被引量:667
标识
DOI:10.1021/ja9067645
摘要

We examined the effects of the thickness of the Pt shell, lattice mismatch, and particle size on specific and mass activities from the changes in effective surface area and activity for oxygen reduction induced by stepwise Pt-monolayer depositions on Pd and Pd3Co nanoparticles. The core−shell structure was characterized at the atomic level using Z-contrast scanning transmission electron microscopy coupled with element-sensitive electron energy loss spectroscopy. The enhancements in specific activity are largely attributed to the compressive strain effect based on the density functional theory calculations using a nanoparticle model, revealing the effect of nanosize-induced surface contraction on facet-dependent oxygen binding energy. The results suggest that moderately compressed (111) facets are most conducive to oxygen reduction reaction on small nanoparticles and indicate the importance of concerted structure and component optimization for enhancing core−shell nanocatalysts’ activity and durability.
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