Atomically dispersed Pt–N4 sites as efficient and selective electrocatalysts for the chlorine evolution reaction

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作者
Taejung Lim,Gwan Yeong Jung,Jae Hyung Kim,Sung O Park,Jaehyun Park,Yong‐Tae Kim,Seok Ju Kang,Hu Young Jeong,Sang Kyu Kwak,Sang Hoon Joo
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:11 (1): 412-412 被引量:309
标识
DOI:10.1038/s41467-019-14272-1
摘要

Chlorine evolution reaction (CER) is a critical anode reaction in chlor-alkali electrolysis. Although precious metal-based mixed metal oxides (MMOs) have been widely used as CER catalysts, they suffer from the concomitant generation of oxygen during the CER. Herein, we demonstrate that atomically dispersed Pt-N4 sites doped on a carbon nanotube (Pt1/CNT) can catalyse the CER with excellent activity and selectivity. The Pt1/CNT catalyst shows superior CER activity to a Pt nanoparticle-based catalyst and a commercial Ru/Ir-based MMO catalyst. Notably, Pt1/CNT exhibits near 100% CER selectivity even in acidic media, with low Cl- concentrations (0.1 M), as well as in neutral media, whereas the MMO catalyst shows substantially lower CER selectivity. In situ electrochemical X-ray absorption spectroscopy reveals the direct adsorption of Cl- on Pt-N4 sites during the CER. Density functional theory calculations suggest the PtN4C12 site as the most plausible active site structure for the CER.
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