Summary
Protokollen beskriver syntese og elektrokjemiske testing av platinum-nikkel nanowires. Nanowires ble syntetisert av galvanisk forskyvning av nikkel nanowire mal. Etter syntese behandling, inkludert hydrogen annealing, acid utvasking og oksygen annealing ble brukt til å optimalisere nanowire ytelse og holdbarhet oksygen reduksjon reaksjon.
Abstract
Platina-nikkel (Pt-Ni) nanowires ble utviklet som brenselcelle electrocatalysts, og var optimalisert for ytelse og holdbarhet oksygen reduksjon reaksjon. Spontan galvanic forskyvning ble brukt til å sette inn Pt lag på Ni nanowire underlag. Syntese tilnærming produsert katalysatorer med høy bestemte aktiviteter og høy Pt flater. Hydrogen annealing forbedret Pt og Ni miksing og spesifikk bruk. Acid utvasking var pleide fjerne fortrinnsvis Ni nær nanowire overflaten og oksygen annealing ble brukt til å stabilisere nær overflaten Ni, bedre holdbarhet og minimere Ni oppløsning. Disse protokollene detalj optimalisering av hver post syntese behandlingstrinnet, inkludert hydrogen annealing til 250 ° C, eksponering for 0.1 M salpetersyre, og oksygen annealing til 175 ° C. Gjennom disse trinnene produsert Pt-Ni nanowires økt aktiviteter mer enn en størrelsesorden enn Pt nanopartikler, samtidig som betydelig holdbarhet forbedringer. Presentert protokollene er basert på Pt-Ni systemer i utviklingen av brenselcelle katalysatorer. Disse teknikkene har også blitt brukt for en rekke metall, og kan brukes for å utvikle katalysatorer for en rekke elektrokjemiske prosesser.
Introduction
Proton exchange membran brenselceller er delvis begrenset av mengden og kostnaden av platinum kreves i catalyst laget, som kan utgjøre halvparten av brenselcelle kostnader1. I brenselceller, er nanomaterialer vanligvis utviklet som oksygen reduksjon katalysatorer, siden reaksjonen er kinetically tregere enn hydrogen oksidering. Karbon-støttet Pt nanopartikler brukes ofte som oksygen reduksjon electrocatalysts på grunn av deres høye areal; men de har selektive aktiviteten og er utsatt for holdbarhet tap.
Utvidet tynne filmer tilby potensielle fordeler for nanopartikler ved å ta disse begrensningene. Utvidet Pt overflater vanligvis produserer bestemte aktiviteter en størrelsesorden større enn nanopartikler, ved å begrense mindre aktive fasetter og partikkeleffekter størrelse, og har vist seg å være holdbare under potensial sykling2,3 , 4. mens høy masse aktiviteter har blitt oppnådd i utvidet overflate electrocatalysts forbedringer har blitt gjort primært gjennom øker i aktiviteten og hvilken katalysator har vært begrenset til Pt med et lite område (10 m2 g PT -1) 3 , 4 , 5.
Spontan galvanic forskyvning kombinerer aspekter av korrosjon og elektrodeposisjon6. Prosessen er vanligvis underlagt standard redoks potensialet av to metaller og avsetning oppstår vanligvis når det metall kation er mer reaktiv enn malen. Forskyvning tendens til å produsere nanostrukturer som samsvarer med malen morfologi. Bruker denne teknikken utvidet nanostrukturer, kan Pt-baserte katalysatorer dannes som drar nytte av høy bestemt oksygen reduksjon aktiviteten til utvidet tynne filmer. Gjennom delvis fortrengning, små mengder Pt har blitt satt, og har produsert materiale med høy flater (> 90 m2 gPt-1)7,8.
Disse protokollene innebære hydrogen annealing å blande Pt og Ni soner og forbedre oksygen reduksjon aktivitet. En rekke studier har etablert mekanismen teoretisk og eksperimentelt bekreftet en sveiseavsettet effekt i Pt oksygen reduksjon. Modellering og samkjøre Pt-OH og Pt-O binding til oksygen reduksjon aktivitet tyder på at Pt forbedringer kan gjøres gjennom gitter komprimering9,10. Alloying Pt med mindre overgang metall har bekreftet denne fordelen, og Pt-Ni har blitt undersøkt i en rekke former, inkludert polycrystalline, fasetterte elektroder, nanopartikler og nanostrukturer11,12, 13,14.
Galvanisk forskyvning er brukt i Pt oksygen reduksjon katalysator utvikling med en rekke andre maler, deriblant sølv, kobber, og cobalt nanostrukturer15,16,17. Syntese teknikken er også brukt i avsetning av andre metaller og har produsert electrocatalysts for brenselceller, electrolyzers og elektrokjemiske oksidasjon av alkohol18,19,20, 21. Like protokoller kan også tilpasses for syntese av nanomaterialer med et bredere spekter av elektrokjemiske programmer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. syntese av Pt-Ni Nanowires
- For å starte prosessen forskyvning, suspendere malen nikkel nanowire i vann og varme den til 90 ° C.
- Legge til 40 mg av kommersielt tilgjengelige, nikkel-nanowires til 20 mL deionisert vann i et 50 mL sentrifuge rør. Sonicate det i 5 min.
NOTE Nanowires er ca 150-250 nm i diameter og 100-200 µm i lengde. - Overføre suspendert nanowires til en 250 mL glass rundt bunnen kolbe og legge 60 mL deionisert vann. Varme flasken til 90 ° C i en mineralolje bad. Rør reaksjonsblandingen 500 RPM med en polytetrafluoroethylene åre koblet til et glass akselen og elektrisk rørestang.
- Legge til 40 mg av kommersielt tilgjengelige, nikkel-nanowires til 20 mL deionisert vann i et 50 mL sentrifuge rør. Sonicate det i 5 min.
- Danne Pt-Ni nanowires av spontane galvanic forskyvning.
- Legge til 8.1 mg kalium tetrachloroplatinate 15 mL deionisert vann. Legge til løsningen i en 20 mL sprøyte med ca 8 cm 0.318 cm polyuretan-baserte rør festet til tuppen. Plasser sprøyten i en automatisert sprøytepumpe og angi hastigheten til 1 mL/min.
- Starte sprøytepumpen og la pumpen legge løsningen til runde bunnen kolbe over 15 min. varme flasken ved 90 ° C i 2 timer.
- Sentrifuge løsningen på 2500 x g i 15 min, og hell nedbryting i en avfallsstrømmen. Resuspend solidswith badekar sonication (ca. 10 s) bruker ferske løsning (vann eller 2-propanol, som angitt). Sentrifuge løsningen igjen og fjerne nedbryting. Gjenta vaskeprosessen tre ganger med deionisert vann og deretter gang med 2-propanol.
- Tørr Pt-Ni nanowires ved 40 ° C i vakuum ovn natten (ca 16 h).
2. Sjekk komposisjon med Induktivt kombinert Plasma-massespektrometri (ICP-MS).
Merk: Katalysator komposisjon bør være 7.3 ± 0,3 wt. % Pt.
- Digest 1 mg prøve i 10 mL Kongevann ved romtemperatur over natten.
- Fortynne til konsentrasjoner av 200, 20 og 2 ppb, med en matrise matching av fortynninger til 1,5% saltsyre og 0,5% salpetersyre.
- Legge til 20 µL av digestate i 9.98 mL lagerløsning (1,5% saltsyre og 0,5% nitric acid) for 200 ppb; 2 µL av digestate til 10.00 mL lagerløsning (1,5% saltsyre og 0,5% nitric acid) for 20 ppb; og 0,2 µL av digestate til 10.00 mL lagerløsning (1,5% saltsyre og 0,5% nitric acid) for 2 ppb. Filtrere fortynninger bruker et 0,4 µm polytetrafluoroethylene-baserte filter.
3. etter syntese prosessen med Pt-Ni Nanowires av avspenning og syre utvasking.
- Hydrogen anneal syntetisert Pt-Ni nanowires.
- Legge til hele nanowire eksempel en rørformet ovn. Bruke vakuum røret over natten.
Merk: siden gass flyt (hydrogen, oksygen) ble brukt ved høy temperatur i rørformede ovn, sikkerhetshensyn var nødvendig. Rør-gass forbindelsene ble bygget for å sikre at apparatet kunne håndtere vakuum og 500 Torr tilbake press under drift. Rør uttaket ble ventilerte for å eksos, og hele ovnen ble plassert i et avlukke ventilert til en eksos linje.- Mate en lav flow rate av hydrogen inn røret med 500 Torr tilbake press.
- Varme prøven til 250 ° C for 2 timer, med en 10 ° C/min rampen rate.
- Tillate prøven avkjøles til romtemperatur naturlig.
- Acid leach hydrogen herdet Pt-Ni nanowires.
- Legge til 25 mg av nanowires 20 mL deionisert vann og bad sonicate det. Overføre suspendert nanowires til en 100 mL rundt bunnen kolbe.
- Legge til romtemperatur utvannet salpetersyre til kolbe (25 mL av 0,2 M salpetersyre til 25 mL vann/nanowire suspensjon), å bringe kolbe innholdet til 50 mL av 0.1 M salpetersyre, og riste flasken for å sikre en ensartet konsentrasjon. Legg salpetersyre samtidig.
- Koble kolbe til en Schlenk linje. Slå på vakuum i 10 min og deretter lukke av vakuum. Sakte legger nitrogen gass i linje og tillate kolbe fortsette ved romtemperatur for 2 h. fjerne flasken fra Schlenk linje og vask produkter som beskrevet i trinn 1.2.3.
- Når sammensetningen med ICP-MS, som bør være 15.2 ± 0,3 wt. % Pt.
- Oksygen anneal syre leached Pt-Ni nanowires.
- Legge til nanowires til en kommersielt tilgjengelig rørformede ovn. Bruke vakuum røret over natten.
- Mate en lav flow rate av oksygen inn i røret med 500 Torr tilbake press.
- Varme prøven til 175 ° C for 2 timer, med en 10 ° C/min rampen rate.
- Tillate prøven avkjøles til romtemperatur naturlig.
4. electrochemically karakteriserer Nanowires i roterende Disk elektrode (RDE) Half-Cells8
- Coat glassaktig karbon arbeider elektrodene.
- Legg katalysator, som inneholder 73 µg til Pt, til 7,6 mL deionisert vann i 20 mL scintillation ampuller, og legg deretter til 2,4 mL av 2-propanol. Medisinglass innholdet kalles deretter blekket. Is blekket i 5 minutter og deretter legge 10 µL av et kommersielt tilgjengelig ionomer.
Merk: For de som syntetiserte og hydrogen herdet katalysator, 1 mg (7.3 wt. % Pt) skal brukes. Syre utvasket og oksygen herdet katalysator, skal 480 µg (15.2 wt. % Pt) brukes. - Sonicate blekk is, 30 s av horn etterfulgt av 20 min bad og 30 s av horn. Legge til 7,5 mL av blekk 0,5 mg graphitized karbon nanofibers.
- Sonicate blekk is, 30 s av horn etterfulgt av 20 min bad og 30 s av horn. Pipetter 10 µL av blekk på en glassaktig karbon arbeider elektrode (5 mm ytre diameter), med invertert elektroden roterende 100 RPM. Etter pipettering håndskriften, øke rotasjonen til 700 rpm.
- Sonicate blekk igjen (30 s horn, 20 min bad, 30 s horn) mens elektrode dries og Pipetter en ekstra blekk (10 µL) på elektroden. Fortsette belegg prosessen for å øke lasting til 1,9 µg cmelec-2, fem 10 µL dråper av blekk.
- Legg katalysator, som inneholder 73 µg til Pt, til 7,6 mL deionisert vann i 20 mL scintillation ampuller, og legg deretter til 2,4 mL av 2-propanol. Medisinglass innholdet kalles deretter blekket. Is blekket i 5 minutter og deretter legge 10 µL av et kommersielt tilgjengelig ionomer.
- Montere RDE test stasjonen.
- Nyt glass overnatter i konsentrert svovelsyre. Deretter suge glass overnatter i en kommersielt tilgjengelig erstatning for chromic acid. Kok åtte ganger i deionisert vann. Samle glass, ved å koble den arbeider, tellere og referanse elektroder til viktigste testing cellen.
Merk: RDE-half-cells bruker en tre-elektrode konfigurasjon. Arbeider og motvirke elektrodene var glassaktig karbon og Pt mesh, henholdsvis. Referanse elektroden var en reversibel hydrogen elektrode (RHE), Pt wire i en glass bubbler med 0.1 M perchloric syre elektrolytt. - Fyll RDE half-cell med 0.1 M perchloric syre. Koble fungerende elektroden til en kommersielt tilgjengelig modulert speed kontrolleren, og senk arbeider elektrode spissen.
- Ta elektrokjemiske mål med et kommersielt tilgjengelig potentiostat. Tømme elektrolytt med nitrogen i 7 min.
- Nyt glass overnatter i konsentrert svovelsyre. Deretter suge glass overnatter i en kommersielt tilgjengelig erstatning for chromic acid. Kok åtte ganger i deionisert vann. Samle glass, ved å koble den arbeider, tellere og referanse elektroder til viktigste testing cellen.
- Ta elektrokjemiske flater.
- Inndataparametere til en automatisert syklisk voltammetry fil levert av produsenten potentiostat. Angi hvor syklusen til 50, avsøkingshastigheten 100 mV s-1, lavere potensial til å 0.025 V og øvre potensialet til 1,4 V. kjøre filen syklisk voltammetry og kast elektrolytten. Fylle med 0.1 M perchloric syre og tømme med karbonmonoksid.
- Inndataparametere til en automatisert potensial holder fil levert av produsenten potentiostat. Angi potensielle 0,1 V og tid til 20 min, og start roterende arbeider elektroden på 2500 rpm. Kjør filen for potensielle hold: for det første 10 min av programmet, tømme karbonmonoksid; for det andre 10 min av programmet, kan du tømme nitrogen. I løpet av de siste 30 s på sperringen, slå av rotasjon og angi bubbler til rammebestillinger elektrolytten.
- Inndataparametere til en automatisert syklisk voltammetry fil levert av produsenten potentiostat. Angi hvor syklusen til 3 avsøkingshastigheten til 20 mV s-1, start potensialet til 0.1 V, lavere potensial til å 0.025 V og øvre potensialet til 1.2 V. kjøre filen syklisk voltammetry.
- Ta oksygen reduksjon polarisering kurver.
- Tømme elektrolytt med oksygen i minst 7 min med arbeider elektroden roterende 2500 RPM.
- Angi oksygen purge til teppe elektrolytten og langsom arbeider elektrode rotasjonen til 1600 rpm.
- Inndataparametere til en automatisert lineær feie voltammetry fil levert av produsenten potentiostat. Angi hvor syklus 10, avsøkingshastigheten 20 mV s-1, start potensial til å-0.1 V og slutten potensialet til 1.05 V. kjøre lineær feie voltammetry filen. Kast elektrolytten.
- Fylle med 0.1 M perchloric syre og tømme med oksygen for minst 7 min. Kjør filen lineær feie voltammetry brukt i trinn 4.4.3.
- Kjør holdbarhet testene.
- Tømme elektrolytt med nitrogen mens rotere arbeider elektroden på 2500 rpm. Angi nitrogen purge til teppe elektrolytt og stoppe arbeider elektrode rotasjonen.
- Inndataparametere til en automatisert syklisk voltammetry fil levert av produsenten potentiostat. Angi hvor syklusen til 30.000, avsøkingshastigheten 500 mV s-1, lavere potensialet til 0,6 V og øvre potensialet 1.0 V. kjøre filen syklisk voltammetry.
- Etter holdbarhet, ta elektrokjemiske flater og oksygen reduksjon polarisering kurver ved hjelp av protokoller i trinn 4.3 og 4.4.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Spontan galvanic forskyvning av Ni nanowires med Pt, bruker det spesifiserte beløpet produsert Pt-Ni nanowires som var 7.3 wt. % Pt (figur 1 og figur 2A). Noen endringer i mengden av Pt forløper kan være nødvendig å nå optimal Pt lasting. PT forskyvning er følsom for tykkelsen på Ni oksid overflatelaget, som kan variere basert på malen alder (luft eksponering) og oppstrøms variasjon22. Sammensetningen, men er kritisk til å sikre høy aktivitet og ICP-MS ble brukt til å sikre optimal sammensetning. Lagt RDE testing protokoller, siden følgende disse protokollene er avgjørende for å bekrefte riktig syntese og behandle parametere. Katalysatorer på denne komposisjon (7.3 wt. % Pt) produsert peak oksygen reduksjon masse aktivitet7. Høyere mengder Pt deponering resultert i lavere elektrokjemiske flater, tilskrevet lavere Pt utnyttelse og dannelsen av tykkere Pt lag (figur 2b). Lavere mengder Pt resultert i lavere aktiviteten, potensielt på grunn av en partikkel størrelse effekt, selv om aktiviteten fall var mildere enn Pt hydrogenion funn2.
Hydrogen avspenning var nødvendig å integrere sonene Pt og Ni og komprimere Pt gitter8. Gitter komprimering forbedret oksygen reduksjon aktivitet annealing til 250 ° C laget optimal masse aktivitet (Figur 3). Selv om til aktiviteten fortsatte å øke annealing temperaturer, redusert elektrokjemiske arealet potensielt på grunn av Pt endre rekkefølgen på overflaten.
Selv om hydrogen annealing produsert høy oksygen reduksjon aktivitet, resulterte holdbarhet testing i stor ytelse tap og store mengder Ni oppløsning. Acid utvasking var pleide fjerne fortrinnsvis Ni, og oksygen annealing ble brukt til å forbedre holdbarheten og minimere Ni oppløsning8,22. Acid utvasking 15.2 wt. % Pt og oksygen annealing til 175 ° C produsert optimal aktivitet og holdbarhet (tabell 1). Hvis større mengder av Ni fjerning oppstod i syre leaching trinn høy holdbarhet ble oppnådd, men på bekostning av første ytelse. Høy Pt komposisjon produsert nanowires med lavere aktiviteten (dealloying effekt) og materialet var mindre interesse electrocatalytically. Hvis lavere mengder av Ni fjerning oppstod i syre leaching trinn, forble store mengder Ni på overflaten. Oksygen annealing forbedret stabiliteten av Ni nær nanowire overflaten, hindrer tilgang til Pt områder under elektrokjemiske condition. Oksygen annealing temperatur på 175 ° C forutsatt en balanse mellom behovet for å stabilisere undergrunnen Ni for holdbarhet testing, samtidig gir for Pt tilgang under condition. For nanowires som var 15.2 wt. % Pt, produsert høyere oksygen annealing temperaturer lavere første aktivitet; omvendt, lavere oksygen annealing temperaturer resultert i høyere holdbarhet tap og høyere grader av Ni oppløsning.
Figur 1 . Skjematisk av spontane galvanic forskyvning. Skjematisk av spontane galvanic forskyvning prosessen, med en edlere metall kation (rød) fortrenge en metall mal (blå)6. Gjengitt (tilpasset) med tillatelse fra S. M. Alia, Y. S. Yan og B. S. Pivovar, katalyse Science & Technology, 4, 3589 (2014). Copyright 2014 Royal Society kjemi. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2 . Syntetisert Pt-Ni nanowires: deres sammensetning og overflate område. (A) Pt-Ni nanowire komposisjon som en funksjon av Pt forløper (kalium tetrachloroplatinate) legges til 40 mg Ni nanowires under galvanic forskyvning. (B) elektrokjemiske flater av som-syntetisert Pt-Ni nanowires som en funksjon av nivået av Pt forskyvning7. Datapunktene betegne gjennomsnittsverdien, mens feilfeltene betegne standardavviket for målingen. Gjengitt (tilpasset) med tillatelse fra S. M. Alia, B. A. Larsen, S. Pylypenko, D. A. Cullen, D. R. Diercks, K. C. Neyerlin, S. S. Kocha og B. S. Pivovar, ACS katalyse, 4, 1114 (2014). Copyright 2014 American Chemical Society. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3 . Oksygen reduksjon masse aktivitet av hydrogen herdet Pt-Ni nanowires som en funksjon av annealing temperatur8. Datapunktene betegne gjennomsnittsverdien, mens feilfeltene betegne standardavviket for målingen. Gjengitt (tilpasset) med tillatelse fra S. M. Alia, C. Ngo, S. bør har, M.-A. Ha, A. A. Dameron, J. N. Weker, K. C. Neyerlin, S. S. Kocha, S. Pylypenko og B. S. Pivovar, ACS Omega, 2, 1408 (2017). Copyright 2017 American Chemical Society. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| Katalysator | Jegm, jeg0.9V [mA mgPt\u20121] |
Jegm, f0.9V [mA mgPt\u20121] |
| PT-Ni | 1653 | 1339 |
| H2 | 5213 | 3962 |
| Acid | 3583 | 3153 |
| O2 | 5414 | 5305 |
| PT/HSC | 500 | 375 |
Tabell 1. Oksygen reduksjon masse aktiviteter før (jegm, jeg) og følgende (jegm, f) half-cell holdbarhet testing. Evaluert katalysatorer inkluderer som syntetisert (Pt-Ni), hydrogen herdet (H2), syre utvasket (Acid) og oksygen herdet (O2) Pt-Ni nanowires. Half-cell ytelsen til karbon-støttet Pt nanopartikler (Pt/HSC) ble også gitt som en referanse8. Gjengitt (tilpasset) med tillatelse fra S. M. Alia, C. Ngo, S. bør har, M.-A. Ha, A. A. Dameron, J. N. Weker, K. C. Neyerlin, S. S. Kocha, S. Pylypenko og B. S. Pivovar, ACS Omega, 2, 1408 (2017). Copyright 2017 American Chemical Society.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Disse protokollene har blitt brukt til å produsere utvidet overflate electrocatalysts med både høy flater og spesifikke aktiviteter i oksygen reduksjon reaksjon8. Ved innskudd Pt på nanostructured maler, nanowires unngår lav koordinert nettsteder og minimere størrelsen partikkeleffekter, produsere spesifikke aktiviteter mer enn 12 ganger større enn karbon-støttet Pt nanopartikler. Bruke galvanic forskyvning som syntese tilnærmingen også produsert en omtrentlig belegg på Ni mal7. Ved lave nivåer av Pt forskyvning, denne prosessen produsert elektrokjemiske flater over 90 m2 gPt-1, et betydelig gjennombrudd i utvidet overflaten katalysatorer.
Hydrogen avspenning var nødvendig for å forbedre ytelse8. Avspenning til høye temperaturer forbedret oksygen reduksjon bestemte aktiviteten, som var rasjonalisert som sveiseavsettet forårsaket av Pt gitter komprimering svekket Pt-O chemisorption9,10. Selv om hydrogen annealing trinn bedret første aktivitet, var høy holdbarhet og Ni oppløsning tap en bekymring. Acid utvasking og oksygen annealing ble brukt å minimere disse tapene. Optimalisert Pt-Ni nanowires produsert oksygen reduksjon masse aktiviteter av elleve ganger større enn karbon-støttet Pt nanopartikler og tre ganger større enn som syntetisert ledningene. Betydelige forbedringer ble også gjort til nanowire holdbarheten, som mistet 3% masse aktivitet (som syntetisert tapt 21%) og 0,3% av katalysator til Ni oppløsning (som syntetisert tapte 7%).
PT-Ni nanowires er utviklet og optimalisert for sin opptreden i RDE half-cells. RDE testing brukes ofte i catalyst screening, for å evaluere de grunnleggende egenskapene og elektrokjemiske evner katalysator. RDE aktivitet, men garanterer ikke lik brenselcelle ytelse og membran elektrode samlinger omfatter aktivitet tap masse transport og elektronisk og ioniske. Pt-Ni nanowires utviklet i disse protokollene viser mer enn en bestilling av omfanget høyere aktivitet til Pt nanopartikler, samt forbedret holdbarhet. Mens disse resultatene tyder på at Pt-Ni nanowires kan redusere brenselcelle elektrode belastninger for å møte ytelse beregninger, effektivt innlemme disse materialene i membranen elektrode samlinger er fortsatt en viktig utfordring.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne ikke avsløre.
Acknowledgments
Økonomisk støtte ble gitt av US Department of Energy, Office av energieffektivisering og fornybar energi under kontraktnummeret DE-AC36-08GO28308 til NREL.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Nickel nanowires | Plasmachem GmbH | ||
| 250 mL round bottom flask | Ace Glass | ||
| Hot plate | VWR International | ||
| Mineral oil | VWR International | ||
| Potassium tetrachloroplatinate | Sigma Aldrich | ||
| Syringe pump | New Era Pump Systems | ||
| Rotator | Arrow Engineering | ||
| Teflon paddle | Ace Glass | ||
| Glass shaft | Ace Glass | ||
| Split hinge tubular furnace | Lindberg | Customized in-house | |
| Schlenk line | Ace Glass | ||
| Condensers | VWR International | ||
| Nitric acid | Fisher Scientific | ||
| 2-propanol | Fisher Scientific | ||
| Nafion ionomer (5 wt. %) | Sigma Aldrich | ||
| Glassy carbon working electrode | Pine Instrument Company | ||
| RDE glassware | Precision Glassblowing | Customized in-house | |
| Platinum wire | Alfa Aesar | Customized in-house | |
| Platinum mesh | Alfa Aesar | Customized in-house | |
| MSR Rotator | Pine Instrument Company | ||
| Potentiostat | Metrohm Autolab |
References
- Papageorgopoulos, D. U.S. Department of Energy. , Available from: http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review14/fc000_papageorgopoulos_2014_o.pdf (2014).
- Bregoli, L. J. Influence of Platinum Crystallite Size on Electrochemical Reduction of Oxygen in Phosphoric-Acid. Electrochim. Acta. 23 (6), 489-492 (1978).
- Debe, M. U.S. Department of Energy. , Available from: http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review09/fc_17_debe.pdf (2009).
- Debe, M. K., Parsonage, E. E. Nanostructured electrode membranes. US patent. , (1994).
- Papandrew, A. B., et al. Oxygen Reduction Activity of Vapor-Grown Platinum Nanotubes. ECS Trans. 50 (2), 1397-1403 (2013).
- Alia, S. M., Yan, Y. S., Pivovar, B. S. Galvanic displacement as a route to highly active and durable extended surface electrocatalysts. Cat. Sci. Tech. 4 (10), 3589-3600 (2014).
- Alia, S. M., et al. Platinum-Coated Nickel Nanowires as Oxygen-Reducing Electrocatalysts. ACS Cat. 4 (4), 1114-1119 (2014).
- Alia, S. M., et al. Exceptional Oxygen Reduction Reaction Activity and Durability of Platinum-Nickel Nanowires through Synthesis and Post-Treatment Optimization. ACS Omega. 2 (4), 1408-1418 (2017).
- Norskov, J., et al. Origin of the Overpotential for Oxygen Reduction at a Fuel-Cell Cathode. J. Phys. Chem. B. 108 (46), 17886-17892 (2004).
- Sha, Y., Yu, T. H., Merinov, B. V., Shirvanian, P., Goddard, W. A. Mechanism for Oxygen Reduction Reaction on Pt3Ni Alloy Fuel Cell Cathode. J. Phys. Chem. C. 116 (40), 21334-21342 (2012).
- Paulus, U. A., et al. Oxygen reduction on high surface area Pt-based alloy catalysts in comparison to well defined smooth bulk alloy electrodes. Electrochim. Acta. 47 (22-23), 3787-3798 (2002).
- Stamenkovic, V., et al. Changing the activity of electrocatalysts for oxygen reduction by tuning the surface electronic structure. Angew. Chem. 118 (18), 2963-2967 (2006).
- Cui, C., Gan, L., Heggen, M., Rudi, S., Strasser, P. Compositional segregation in shaped Pt alloy nanoparticles and their structural behaviour during electrocatalysis. Nat Mater. 12 (8), 765-771 (2013).
- Chen, C., et al. Highly Crystalline Multimetallic Nanoframes with Three-Dimensional Electrocatalytic Surfaces. Science. 343 (6177), 1339-1343 (2014).
- Alia, S., et al. Porous Platinum Nanotubes for Oxygen Reduction and Methanol Oxidation Reactions. Adv. Funct. Mater. 20 (21), 3742-3746 (2010).
- Alia, S. M., et al. Platinum Coated Copper Nanowires and Platinum Nanotubes as Oxygen Reduction Electrocatalysts. ACS Cat. 3 (3), 358-362 (2013).
- Alia, S. M., et al. Platinum-Coated Cobalt Nanowires as Oxygen Reduction Reaction Electrocatalysts. ACS Cat. 4 (8), 2680-2686 (2014).
- Alia, S. M., Duong, K., Liu, T., Jensen, K., Yan, Y. Palladium and Gold Nanotubes as Oxygen Reduction Reaction and Alcohol Oxidation Reaction Catalysts in Base. ChemSusChem. , (2014).
- Xu, H. U.S. Department of Energy. , Available from: http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review14/pd103_xu_2014_o.pdf (2014).
- Xu, H. U.S. Department of Energy. , Available from: http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review15/pd103_xu_2015_o.pdf (2015).
- Alia, S. M., Pylypenko, S., Neyerlin, K. C., Kocha, S. S., Pivovar, B. S. Platinum Nickel Nanowires as Methanol Oxidation Electrocatalysts. J. Electrochem. Soc. 162 (12), 1299-1304 (2015).
- Alia, S. M., et al. Oxidation of Platinum Nickel Nanowires to Improve Durability of Oxygen-Reducing Electrocatalysts. J. Electrochem. Soc. 163 (3), 296-301 (2016).
