高析氢活性的单层氢氧化镍上生长的超薄铂纳米线.ppt

高析氢活性的单层氢氧化镍上生长的超薄铂纳米线;在碱性环境中的析氢反应的有效催化剂的设计合成是降低碱性电解水的能量损失的关键。我们在这里报告一个混合纳米材料包括二维单层镍氢氧化物一维超薄铂纳米线生长。明智的表面化学产生的完全剥离的氢氧化镍单层探索是可控生长超薄铂纳米线的直径约1.8 nm的关键。令人印象深刻的是，这种混合纳米材料在碱性溶液中的析氢反应具有优异的电催化活性，优于目前报道的催化剂，并明显提高催化剂的稳定性。我们认为，这项工作可能会导致单层状金属氢氧化物为基础的混合材料的应用在催化和能量转换的发展 ;优秀的储能密度和完善环境友好使氢的一种理想的能源载体或清洁fuel1,2。在不同的策略来产生氢气，电解碱性水受到了特殊的关注由于其独特的优点包括无限的反应物的可用性，良好的生产安全，稳定的输出和高产品purity3–7。然而，析氢反应的速率缓慢（她）中的一个基本的环境导致高过电位和相关的能源消耗大，大大阻碍了碱性electrolysis8实际应用。作为一个典型的例子，尽管铂（Pt）一般认为是一个对她最好的催化剂，其催化活性是约两个数量级较低的碱性环境，酸性electrolyte8–18相比。一个合理的方法来提高她的PT基本媒体活动是一个组合的铂金属氢氧化物，即电化学沉积超薄Ni（OH）在铂电极上的surfaces8,19–23 2纳米团簇。在这种混合材料的Ni（OH）2团簇的边缘推动氢中间体和生产水解离，从而吸附在Pt表面附近和重组分子hydrogen8。这些开创性的作品持有的承诺，她缓慢的动力学可能被规避如果混合材料的合理加工可以完成和贵金属和金属氢氧化物之间的协同作用是利用。然而，不同于贵金属纳米粒子成功沉积许多报道（NPS）二维石墨烯氧化物（GO）sheets24–27，对层状金属氢氧化物表贵金属纳米粒子的可控生长很少实现。难度在于，相对于走表，更少的表面官能团（如羧基、羰基）导致贵金属离子的还原吸附在金属氢氧化物片，使其不利于对层状金属氢氧化物表面异质形核和贵金属纳米粒子的生长 ;在这项工作中，我们报告的设计策略，在我们成长的一维（1D）超薄铂纳米线（NWS）的二维（2D）Ni（OH）2纳米片构筑她在碱性溶液中的高性能催化剂。我们表明，单层Ni（OH）2（SL Ni（OH）2）与适当的表面改性纳米片的固定化和超薄的Pt纳米线生长的关键（定义为Pt纳米线/ SL Ni（OH）2），和得到的铂纳米线/ SL Ni（OH）2的混合材料前所未有的催化活性和对她在碱性溶液中稳定性。不同于以往的报告涉及的Pt 电极利用单选择二维Ni（OH）2层（SL Ni（OH）2）纳米片作为衬底基于成本考虑SL Ni（OH），2张可便宜收购通过a-Ni（OH）2层剥离。此外，与常用的零维相比（0D）Pt纳米粒子（NPS），1D超薄Pt纳米线的高宽比，几格边界和平滑的晶面为催化活性.同时，Pt纳米线和镍之间的接触面积大（OH）2基板可以有效的缓解可能的迁移和聚集，从而Pt纳米线的催化剂稳定性效益提高。;首先，良好分散的Ni（OH）SL的分层剥离法制备Ni（OH）2甲酰胺2纳米片层与十二烷基硫酸钠（DS）ions33。单层的剥离的Ni（OH）2 SL自然纳米片是由相应的原子力显微镜（AFM）测量证实随后，300毫升K2PtCl4（60mm）和50毫升的KOH（5米）的水溶液加入10的Ni（OH）2甲酰胺MLSL分散（0.5 mg，1），分别。最后的混合物进行热处理在一个20毫升Teflon-lined高压在120 C 4 H获得PT /纳米Ni（OH）2代SL。在这个合成甲酰胺作为无论是溶剂分散的Ni（OH）2纳米片的SL和还原剂nws???铂;上图呈现典型的透射电子显微镜（TEM）合成的产品图片。显而易见的是，铂纳米结构完全形成在SL的Ni（OH）2纳米片表面，和大约94%的Pt纳米结构是一维的超薄纳米线与b1.8nm均匀直径和不同长度的10～50nm。我们也注意到，无论是SL Ni（OH）2基板和固定的超薄铂纳米线在TEM分析是电子束很敏感，和许多破坏是辨别时暴露于电子束;高分辨率TEM图像表明，超薄的Pt纳米线是由多个结晶段5的长度为10 nm;总之，一个浅显的湿化学方法原位生长超薄1D的Pt纳米线在单层二维Ni（OH）2纳米片。受益于独特的形态和结构特征，包括结晶，固定化的Pt纳米线和Ni之间简单的电荷输运和强耦合（OH）2纳米片，Pt纳米线/ SL Ni（OH）2复合材料具有高的电催化活性的记录她在碱性溶液中，这是4–5倍高于商业Pt／C催化剂。这种新的混合纳米结构的一维纳米线的单层二维纳米片不仅保证了不同成分的许多人造材料的可控结构，形状和排列方式，也提供了这种特殊的性质和功能产生巨大的机会