Metaallegeringen op nanometerschaal (nanolegeringen) hebben een groot potentieel in elektrokatalyse. De interactie tussen verschillende componenten in nanolegeringen kan de elektronische configuraties van actieve metalen wijzigen en synergetische effecten genereren, het verbeteren van hun prestaties op het gebied van activiteit, duurzaamheid en selectiviteit in elektrokatalytische reacties.

Legeren met goedkope overgangsmetalen is een effectieve manier om het gebruik van relatief dure metalen te verminderen, bijv. Pt en Pd. Gebruikelijk, de nanolegeringen bestaande uit mengbare metalen kunnen worden gesynthetiseerd en op maat gemaakt door middel van natchemische methoden.

Echter, engineering van nanolegeringen samengesteld uit verschillende niet-mengbare metalen of ongelijksoortige elementen (aangeduid als nanolegeringen met hoge entropie) blijft een uitdaging vanwege de enorm verschillende chemische en fysische eigenschappen.

Onlangs, De groep van prof. Mansoo Choi van de Seoul National University (SNU) en de groep van prof. Jun Yang van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academie van Wetenschappen stelden een benadering voor om onconventionele nanolegeringen te synthetiseren voor elektrokatalytische toepassingen.

De studie is gepubliceerd in Materie op 17 augustus. Dr. Feng Jicheng van SNU en universitair hoofddocent Chen Dong van IPE zijn de co-eerste auteurs.

Ze bereidden 55 verschillende nanolegeringen met een gemiddelde deeltjesgrootte van ca. 5 nm, inclusief mengbaar, onmengbare en hoge entropie nanolegeringen via een damp-source technologie, ook wel 'vonkende mashup' genoemd.

De voorgestelde synthetische benadering doorbrak de beperking van nat-chemische methoden voor het synthetiseren van niet-mengbare en hoge entropie nanolegeringen. De samenstelling en grootte van de verkregen nanolegeringen waren ook controleerbaar door de experimentele omstandigheden/parameters te variëren.

Specifiek, profiteren van hun kleine afmetingen, elektronische interacties tussen verschillende componenten en schone oppervlakken, de bereide Pt-/Pd-bevattende nanolegeringen vertoonden superieure prestaties bij elektrokatalytische oxidatie van methanol en ethanol.

Het volgende doel van het onderzoek is gericht op de optimalisatie van Pt-/Pd-bevattende nanolegeringen om hun prestaties bij het katalyseren van elektrochemische reacties in directe alcoholbrandstofcellen verder te verbeteren.

"Via deze weg we verwachten dat kosteneffectieve, zeer actieve en duurzame elektrokatalysatoren zouden kunnen worden gecreëerd voor een verscheidenheid aan technologieën voor hernieuwbare energie en daarbuiten, " zei prof. Yang.