戴升/郭耘/马丁JACS：PtO2在TiO2上外延生长增强Pt/TiO2催化剂性能！

研究内容

几十年来，TiO 2 负载Pt(Pt/TiO 2 )已广泛应用于涉及光催化、热催化和电化学催化的许多关键反应中。Pt/TiO 2 催化剂中Pt状态的控制对于微调其催化性能至关重要。

华东理工大学戴升、郭耘和北京大学马丁 报道了一个有趣的发现，PtO 2 原子层在金红石TiO 2 上的外延生长，可控制Pt/TiO 2 催化剂中活性Pt的状态。结果显示，这种催化剂对析氢反应(HER)表现出优异的电催化活性和稳定性，同时也促进了CO的热催化氧化，超过了没有外延结构的Pt/TiO 2 催化剂的性能。相关工作以“ Significance of Epitaxial Growth of PtO 2 on Rutile TiO 2 for Pt/TiO 2 Catalysts ”为题发表在国际著名期刊 Journal of the American Chemical Society 上。

研究要点

要点1. 作者通过浸渍-煅烧方法在金红石TiO 2 上使PtO 2 原子层外延生长，制备出可控制活性Pt状态的Pt/TiO 2 催化剂。

要点2. 利用低损伤扫描透射电子显微镜和互补光谱结果表明，在还原条件下，PtO 2 原子层的存在可以调节Pt的几何构型和电子态，导致颗粒形状的扩展，获得具有更正的Pt价态的Pt/PtO 2 /TiO 2 结构。

要点3. 独特的Pt/PtO 2 /TiO 2 纳米结构不仅在电化学析氢反应(HER)中具有优异的催化活性和稳定性，而且具有促进热化学催化CO氧化的性能。此外，浸渍煅烧方法可以扩展到实现在RuO 2 上生长的外延PtO 2 或IrO 2 层，为各种反应的高效催化剂提供了一条有前途的途径。

研究图文

图1.（a）PtO 2 /TiO 2 的低损伤HAADF-STEM。PtO 2 /TiO 2 的（b）放大的BF-STEM和（c）相应FFT。

图2.（a）Pt/PtO 2 /TiO 2 和（b）Pt/TiO 2 的HAADF-STEM。（c）Pt/PtO 2 /TiO 2 和（d）Pt/TiO 2 的原子尺度上的放大HAADF-STEM。（e）煅烧和还原处理过程中金红石TiO 2 上Pt演变示意图。

图3. Pt/PtO 2 /TiO 2 、Pt/TiO 2 和商业20%Pt/C催化剂（a）在0.5 M H 2 SO 4 溶液中的HER LSV，（b）相应的η 10 和η 50 以及（c）相应Tafel斜率。（d）Pt/PtO 2 /TiO 2 和Pt/TiO 2 催化剂在0.5 M H 2 SO 4 溶液中ADT之前和之后的LSV。（e）Pt/PtO 2 /TiO 2 和Pt/TiO 2 在具有0.008 mgPt cm -2 的低催化剂负载量时，在1.0 M KOH溶液中的HER LSV，用于评估本征活性。（f）HER在Pt/PtO 2 /TiO 2 和Pt/TiO 2 催化剂在1.0 M KOH溶液中在15 mV下的TOFs。

图4.（a）RuO 2 /TiO 2 ，（b）IrO 2 /TiO 2 ，（c）PtO 2 /RuO 2 和（d）IrO 2 /RuO 2 原子尺度HAADF-STEM。

文献详情

Significance of Epitaxial Growth of PtO 2 on Rutile TiO 2 for Pt/TiO 2 Catalysts

Xuan Tang, Anwen Yu, Qianqian Yang, Haiyang Yuan, Zhaohua Wang, Junzhong Xie, Lihui Zhou, Yun Guo,* Ding Ma,* Sheng Dai*

J. Am. Chem. Soc.

DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.3c10659

版权声明： 「崛步化学」旨在分享学习交流化学、材料等领域的最新资讯及研究进展。编辑水平有限，上述仅代表个人观点。投稿，荐稿或合作请后台联系编辑。感谢各位关注！