Summary
Protokollet beskrivs syntesen och elektrokemisk testning av platina-nickel nanotrådar. Nanotrådar var syntetiseras av galvanisk förskjutningen av en nickel nanotråd mall. Efter syntes behandling, inbegripet väte glödgning, acid leaching och syre glödgning användes för att optimera nanotråd prestanda och hållbarhet i syre minskning reaktionen.
Abstract
Platina-nickel (Pt-Ni) nanotrådar utvecklades som bränsleceller elektrokatalysatorer och var optimerad för prestanda och hållbarhet i syre minskning reaktionen. Spontan galvanisk deplacement användes för att sätta in Pt lager på Ni nanotråd substrat. Metoden syntes producerade katalysatorer med höga specifika aktiviteter och hög Pt ytor. Väte glödgning bättre Pt och Ni blandning och specifik aktivitet. Acid leaching användes prioriterat bort Ni nära nanotråd ytan och syre glödgning användes för att stabilisera ytnära Ni, att förbättra hållbarhet och minimerar Ni upplösning. Dessa protokoll detalj optimering av varje efter syntes bearbetningssteg, inklusive väte glödgning till 250 ° C, exponering för 0,1 M salpetersyra och syre glödgning till 175 ° C. Genom dessa steg produceras Pt-Ni nanotrådar ökade aktiviteter mer än en storleksordning än Pt nanopartiklar, samtidigt som den erbjuder betydande hållbarhet förbättringar. De presenterade protokoll baseras på Pt-Ni system i utvecklingen av bränsleceller katalysatorer. Dessa tekniker har också använts för en mängd metall kombinationer, och kan användas för att utveckla katalysatorer för ett antal elektrokemiska processer.
Introduction
Proton exchange membran bränsleceller begränsas delvis av mängden och kostnaden för platinum krävs i katalysator lagret, som kan står för hälften av bränsleceller kostnader1. I bränsleceller utvecklas vanligtvis nanomaterial som syre minskning katalysatorer, eftersom reaktionen är kinetiskt långsammare än väte oxidation. Kol-stödda Pt nanopartiklar används ofta som syre minskning elektrokatalysatorer på grund av deras höga yta; dock de har specifika selektiv aktivitet och är benägna att hållbarhet förluster.
Utökade tunna filmer erbjuda potentiella fördelar för nanopartiklar genom att adressera dessa begränsningar. Förlängd Pt ytor normalt producera särskilda verksamheter en storleksordning större än nanopartiklar, genom att begränsa mindre aktiva facetter och partikel storlek effekter och har visat sig vara hållbara enligt potential cykling2,3 , 4. medan hög massa aktiviteter har uppnåtts i utökad yta elektrokatalysatorer, förbättringar har gjorts främst genom ökningar i specifik aktivitet och vilken katalysator har begränsats till Pt med en låg yta (10 m2 g PT -1) 3 , 4 , 5.
Spontan galvanisk deplacement kombinerar aspekterna av korrosion och elektroavsättning6. Processen styrs generellt av standard redox potential av de två metallerna och nedfall uppstår vanligtvis när metall cationen är mer reaktiv än mallen. Förskjutningen tenderar att producera nanostrukturer som matchar mallen morfologi. Genom att tillämpa denna teknik till utökade nanostrukturer, kan Pt-baserade katalysatorer bildas som drar nytta av aktiviteten hög specifik syre minskning av utökade tunna filmer. Genom partiella förskjutning, små mängder av Pt har deponerats, och har producerat material med hög ytor (> 90 m2 gPt-1)7,8.
Dessa protokoll innebära väte glödgning för att blanda Pt och Ni zoner och förbättra syre minskad aktivitet. Ett antal studier har teoretiskt etablerade mekanismen och experimentellt bekräftade en legera effekt i Pt syre minskning. Modellering och korrelera Pt-OH och Pt-O bindning till syre minskning aktivitet tyder på att Pt förbättringar kan göras genom gallret kompression9,10. Legeringsämnen Pt med mindre övergångsmetaller har bekräftat denna förmån, och Pt-Ni har undersökts i ett antal former, inklusive polykristallina, facetterade elektroder, nanopartiklar och nanostrukturer11,12, 13,14.
Galvanisk förskjutning har använts i Pt-syre minskning katalysator utveckling med en mängd andra mallar, inklusive silver, koppar och kobolt nanostrukturer15,16,17. Syntes tekniken har också använts i nedfallet av andra metaller och har producerat elektrokatalysatorer för bränsleceller, elektrolysörer och elektrokemisk oxidation av alkoholer18,19,20, 21. Liknande protokoll kan också anpassas för syntesen av nanomaterial med ett bredare spektrum av elektrokemiska applikationer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Sammanfattning av Pt-Ni nanotrådar
- Påbörja förskjutning processen, stänga mallen nickel nanotråd i vatten och värm den till 90 ° C.
- Lägga till 40 mg av kommersiellt tillgängliga, nickel nanotrådar till 20 mL avjoniserat vatten i ett 50 mL centrifugrör. Sonikera det för 5 min.
Obs: Nanotrådar är cirka 150-250 nm i diameter och 100-200 µm i längd. - Överför den svävande nanotrådar till en 250 mL glas rund botten kolven och tillsätt 60 mL avjoniserat vatten. Upphetta kolven till 90 ° C i en mineralolja bad. Rör om reaktionsblandningen på 500 rpm med polytetrafluoreten paddel ansluten till ett glas skaft och elektrisk omrörare.
- Lägga till 40 mg av kommersiellt tillgängliga, nickel nanotrådar till 20 mL avjoniserat vatten i ett 50 mL centrifugrör. Sonikera det för 5 min.
- Bilda de Pt-Ni nanotrådar av spontana galvanisk förskjutning.
- Lägga till 8,1 mg kalium tetrachloroplatinate 15 mL avjoniserat vatten. Lägga till lösningen i en 20 mL spruta med ca 8 cm på 0.318 cm polyuretanbaserat slangen kopplad till spetsen. Placera sprutan i en automatiserad sprutpumpen och fastställa skattesatsen till 1 mL/min.
- Starta sprutpumpen och låt pumpen för att lägga till lösningen i rund botten kolven över 15 min. värme kolven vid 90 ° C i 2 h.
- Centrifugera lösningen vid 2500 x g i 15 min och häll supernatanten i ett avfallsflöde. Återsuspendera solidswith bad ultraljudsbehandling (ca 10 s) använder färsk lösning (vatten eller 2-propanol, som anges). Centrifugera lösningen igen och ta bort supernatanten. Upprepa tvättprocessen tre gånger med avjoniserat vatten och därefter en gång med 2-propanol.
- Torka de Pt-Ni nanotrådar vid 40 ° C i vakuum ugn under natten (ca 16 h).
2. Kontrollera sammansättning med induktivt kopplad Plasma-masspektrometri (ICP-MS).
Obs: Katalysator sammansättning bör vara 7,3 ± 0.3 WT % Pt.
- Digest 1 mg prov i 10 mL aqua regia i rumstemperatur över natten.
- Späd till koncentrationer av 200, 20 och 2 ppb, med en matris matchande av spädningarna till 1,5% saltsyra och 0,5% salpetersyra.
- Tillsätt 20 µL av biogödsel i 9,98 mL av stamlösningen (1,5% saltsyra och 0,5% salpetersyra) för 200 ppb; 2 µL av rötrest till 10,00 mL av stamlösningen (1,5% saltsyra och 0,5% salpetersyra) för 20 ppb; och 0,2 µL av rötrest till 10,00 mL av stamlösningen (1,5% saltsyra och 0,5% salpetersyra) för 2 ppb. Filtrera de utspädningar som med ett 0,4 µm polytetrafluoreten-baserade filter.
3. efter syntesprocessen för de Pt-Ni nanotrådar av glödgning och sura urlakning.
- Väte glödga den syntetiserade Pt-Ni nanotrådar.
- Lägga hela nanotråd provet till en tubulär ugn. Gälla vakuum röret över natten.
Obs: sen gasar flöde (väte, syre) användes vid förhöjd temperatur i tubulär ugnen, säkerhetsöverväganden krävdes. Tube-gas anslutningar byggdes för att säkerställa att apparaten kunde hantera vakuum och 500 Torr av mottryck under drift. Utloppet tube var portad för avgaser och hela ugnen placerades i en inhägnad portad till en avgasledning.- Mata en låg flödeshastighet av väte i röret med 500 Torr av mottryck.
- Värm provet till 250 ° C i 2 h, med en 10 ° C/min ramp frekvens.
- Möjliggöra provet svalna till rumstemperatur naturligt.
- Sura leach vätet glödgas Pt-Ni nanotrådar.
- Lägg till 25 mg nanotrådar i 20 mL avjoniserat vatten och bad Sonikera det. Överföra den svävande nanotrådar till en 100 mL rund botten kolven.
- Tillsätt rumstemperatur utspädd salpetersyra till kolven (25 mL 0,2 M salpetersyra till 25 mL vatten/nanotråd suspension), att föra kolven innehållet till 50 mL 0,1 M salpetersyra, och skaka kolven för att säkerställa en enhetlig koncentration. Tillsätt salpetersyra på en gång.
- Anslut kolven till en Schlenk linje. Slå på vakuumet i 10 min och sedan stänga vakuum. Långsamt lägga till kvävgas i raden och låt kolven fortsätter i rumstemperatur 2 h. ta bort kolven från raden Schlenk och tvätta produkterna som beskrivs i steg 1.2.3.
- Kontrollera sammansättningen med ICP-MS, som bör vara 15,2 ± 0.3 WT % Pt.
- Syre glödga den sura lakas Pt-Ni nanotrådar.
- Lägg till nanotrådar i en kommersiellt tillgänglig tubulär ugn. Gälla vakuum röret över natten.
- Mata ett lågt flöde av syre in i röret med 500 Torr av mottryck.
- Värm provet till 175 ° C i 2 h, med en 10 ° C/min ramp frekvens.
- Möjliggöra provet svalna till rumstemperatur naturligt.
4. elektrokemiskt karakterisera nanotrådar i roterande Disk Elektrod (RDE) Half-Cells8
- Coat de glasartade Kolelektroder arbetar.
- Lägga till katalysator, som innehåller 73 µg för Pt, till 7,6 mL avjoniserat vatten i ett 20 mL injektionsflaska av scintillation och sedan 2,4 mL av 2-propanol. Flaskans innehåll kallas därefter bläcket. Is bläcket för 5 min och Lägg sedan till 10 µL av en kommersiellt tillgänglig jonbunden.
Obs: för de som-synthesized och väte glödgas katalysator, 1 mg (7,3 WT % Pt) bör användas. För syran lakas och syre glödgas katalysator, bör 480 µg (15,2 WT % Pt) användas. - Sonikera bläcket i is, 30 s horn följt av 20 min av bad och 30 s av horn. Tillsätt 7,5 mL bläck till 0,5 mg av Grafiterad kol nanofibrer.
- Sonikera bläcket i is, 30 s horn följt av 20 min av bad och 30 s av horn. Pipettera 10 µL av bläck på en glasartad kol arbetselektroden (5 mm ytterdiameter), med inverterad elektroden roterande vid 100 rpm. Efter pipettering bläcket, öka rotationen till 700 rpm.
- Sonikera bläcket igen (30 s horn, 20 min bad, 30 s horn) medan de elektrod torkar och Pipettera en extra bläck (10 µL) på elektroden. Fortsätt med beläggningsprocessen för att öka lastning till 1,9 µg cmelec-2, fem 10 µL droppar bläck.
- Lägga till katalysator, som innehåller 73 µg för Pt, till 7,6 mL avjoniserat vatten i ett 20 mL injektionsflaska av scintillation och sedan 2,4 mL av 2-propanol. Flaskans innehåll kallas därefter bläcket. Is bläcket för 5 min och Lägg sedan till 10 µL av en kommersiellt tillgänglig jonbunden.
- Montera RDE teststationen.
- Blötlägg glasvaror övernattning i koncentrerad svavelsyra. Sedan njuta av glasvaror övernattning i ett kommersiellt tillgängliga substitut för kromsyra. Koka åtta gånger i avjoniserat vatten. Montera glas, genom att ansluta den arbetande och counter referenselektroder till huvudsakliga testning cellen.
Obs: De RDE half-cells använda en tre-elektrod konfiguration. Arbetsvillkor och motverka elektroderna var glasartad kol och Pt mesh, respektive. Referenselektroden var en reversibel väte-elektrod (RHE), en Pt tråd i ett glas bubbelflaskan med 0,1 M perklorsyra elektrolyt. - Fyll den RDE half-cell med 0,1 M perklorsyra. Anslut arbetselektroden till en kommersiellt tillgänglig modulerade varvtalsregulator och dränka den arbetande elektrod spetsen.
- Ta elektrokemiska mätningar med en kommersiellt tillgänglig potentiostat. Rensa elektrolyten med kväve för 7 min.
- Blötlägg glasvaror övernattning i koncentrerad svavelsyra. Sedan njuta av glasvaror övernattning i ett kommersiellt tillgängliga substitut för kromsyra. Koka åtta gånger i avjoniserat vatten. Montera glas, genom att ansluta den arbetande och counter referenselektroder till huvudsakliga testning cellen.
- Ta elektrokemiska ytor.
- Indataparametrar till en automatiserad cyklisk voltametri fil potentiostat tillverkarens. Ställa in cykel nummer 50, samplingshastighet 100 mV s-1, lägre potential att 0,025 V och övre potential att 1,4 V. kör filen cyklisk voltametri och kassera elektrolyten. Fyll på med 0,1 M perklorsyra och rensa med kolmonoxid.
- Indataparametrar till en automatiserad potential håll fil potentiostat tillverkarens. Inställd den potentiella 0,1 V och tiden på 20 min, och börjar rotera arbetselektroden vid 2500 rpm. Kör filen potentiella håll: för det första 10 min av programmet, rensa koloxid. för den andra 10 min av programmet, rensa kväve. Under de senaste 30 s av lastrummet, Stäng av rotationen och ange bubbelflaskan filt elektrolyten.
- Indataparametrar till en automatiserad cyklisk voltametri fil potentiostat tillverkarens. Ange antalet cykel till 3, samplingshastighet 20 mV s-1, start potential att 0,1 V, lägre potential att 0,025 V och övre potential att 1,2 V. kör filen cyklisk voltametri.
- Ta syre minskad polarisering kurvor.
- Rensa elektrolyten med syre för minst 7 min med arbetselektroden roterande vid 2500 rpm.
- Ställa in syre laxermedel till filt elektrolyten och långsam arbetande elektroden rotation till 1600 rpm.
- Indataparametrar till en automatiserad linjär sopa voltametri fil potentiostat tillverkarens. Ange antalet cykel till 10, samplingshastighet 20 mV s-1, start potential att -0,1 V och slutet potential att 1,05 V. kör linjär sopa voltametri filen. Kassera elektrolyten.
- Fyll på med 0,1 M perklorsyra och rensa med syre i minst 7 min. Rerun den linjära sopa voltametri filen används i steg 4.4.3.
- Kör hållbarhetstester.
- Rensa elektrolyten med kväve medan roterande arbetselektroden vid 2500 rpm. Ställ in kväve laxermedel till filt elektrolyten och stoppa arbetande elektroden rotationen.
- Indataparametrar till en automatiserad cyklisk voltametri fil potentiostat tillverkarens. Ange antalet cykel till 30.000, samplingshastighet 500 mV s-1, lägre potential att 0,6 V och övre potential att 1,0 V. kör filen cyklisk voltametri.
- Efter hållbarhet, ta elektrokemiska ytor och syre minskad polarisering kurvor med protokollen levereras i steg 4.3 och 4.4.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Spontan galvanisk förskjutning av Ni nanotrådar med Pt, med den specificerade summan producerade Pt-Ni nanotrådar som var 7,3 WT % Pt (figur 1 och figur 2A). Vissa ändringar till mängden Pt föregångare kan krävas att nå optimal Pt lastning. PT deplacement är känslig för tjockleken på Ni oxid ytskiktet, som kan variera baserat på mallen ålder (air exponering) och uppströms variabilitet22. Sammansättning, men är avgörande för att säkerställa hög aktivitet och ICP-MS användes för att garantera optimal sammansättning. RDE testprotokoll har inkluderats, sedan följande protokollen är kritiska till bekräftar rätt syntes och bearbetning parametrar. Katalysatorer på denna sammansättning (7,3 WT % Pt) producerade peak syre minskning massa aktivitet7. Större mängder Pt nedfall resulterade i lägre elektrokemiska ytor, tillskrivs lägre Pt utnyttjandegrad och bildandet av tjockare Pt lager (figur 2b). Lägre mängder av Pt resulterade i lägre specifik aktivitet, eventuellt på grund av en partikel storlek effekt, även om aktiviteten nedgången var mildare än Pt nanopartiklar fynd2.
Väte glödgning krävs för att integrera zonerna Pt och Ni och komprimera den Pt galler8. Lattice kompression förbättras syre minskad aktivitet och glödgning till 250 ° C producerade optimal massa aktivitet (figur 3). Även om den specifika aktiviteten fortsatte att öka i högre glödgning temperaturer, minskade den elektrokemiska yta potentiellt på grund av Pt omordning på ytan.
Även om vätgas glödgning producerat hög syre minskad aktivitet, resulterade hållbarhet testning i stora prestanda förluster och stora mängder Ni upplösning. Acid leaching användes prioriterat bort Ni, och syre glödgning användes för att förbättra hållbarhet och minimera Ni upplösning8,22. Acid leaching till 15,2 WT % Pt och syre glödgning till 175 ° C producerade optimal aktivitet och hållbarhet (tabell 1). Om större mängder Ni borttagning uppstod i syra utlakning steg, hög hållbarhet uppnåddes, men på bekostnad av ursprungliga prestanda. Hög Pt sammansättning producerade nanotrådar med lägre specifik aktivitet (dealloying effekt) och materialen var av mindre intresse electrocatalytically. Om lägre mängder Ni borttagning uppstod i syra utlakning steg, kvar stora mängder Ni fortfarande på ytan. Syre glödgning förbättrat stabiliteten av Ni nära nanotråd ytan, vilket förhindrar åtkomst till Pt platser under elektrokemiska luftkonditionering. Syret glödgning temperatur på 175 ° C förutsatt en balans mellan behovet av att stabilisera markytan Ni för hållbarhet testning, samtidigt tillåta för Pt tillgång under konditioneringen. För nanotrådar som var 15,2 WT % Pt, producerade högre syre glödgning temperaturer lägre inledande aktivitet; Däremot medförde lägre syre glödgning temperaturer högre hållbarhet förluster och högre grader av Ni upplösning.
Figur 1 . Schematisk av spontana galvanisk deplacement processen. Schematisk bild av spontana galvanisk deplacement processen, med en ädlare metall ering (röd) undantränger en metall mall (blå)6. Omtryckt (anpassad) med tillåtelse från S. M. Alia, Y. S. Yan och B. S. Pivovar, katalys Science & Technology, 4, 3589 (2014). Copyright 2014 Royal Society of kemi. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2 . Syntetiseras Pt-Ni nanotrådar: deras sammansättning och ytbehandlar område. (A) Pt-Ni nanotråd sammansättning som en funktion av mängden Pt föregångare (kalium tetrachloroplatinate) läggs till 40 mg Ni nanotrådar under galvanisk förskjutning. (B) elektrokemiska ytor av som-synthesized Pt-Ni nanotrådar som en funktion av Pt förskjutning7. Datapunkterna betecknar medelvärdet, medan felstaplar beteckna standardavvikelsen för mätningen. Omtryckt (anpassad) med tillåtelse från S. M. Alia, B. A. Larsen, S. Pylypenko, D. A. Cullen, D. R. Diercks, K. C. Neyerlin, S. S. Kocha och B. S. Pivovar, ACS katalys, 4, 1114 (2014). Copyright 2014 American Chemical Society. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3 . Syre minskning massa aktivitet av väte glödgas Pt-Ni nanotrådar som en funktion av glödgning temperatur8. Datapunkterna betecknar medelvärdet, medan felstaplar beteckna standardavvikelsen för mätningen. Omtryckt (anpassad) med tillstånd från S. M. Alia, C. Ngo, S. shoulda, M.-A. Ha, A. A. Dameron, J. N. Weker, K. C. Neyerlin, S. S. Kocha, S. Pylypenko och B. S. Pivovar, ACS Omega, 2, 1408 (2017). Copyright 2017 American Chemical Society. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
| Katalysator | Jagm, jag0.9V [mA mgPt\u20121] |
Jagm, f0.9V [mA mgPt\u20121] |
| PT-Ni | 1653 | 1339 |
| H2 | 5213 | 3962 |
| Syra | 3583 | 3153. |
| O2 | 5414 | 5305 |
| PT/HSC | 500 | 375 |
Tabell 1. Syre minskning massa aktiviteter före (jagm, jag) och följande (jagm, f) half-cell hållbarhet testning. Utvärderade katalysatorer inkluderar som-synthesized (Pt-Ni), väte glödgas (H2), sura lakas (syra) och syre glödgas (O2) Pt-Ni nanotrådar. Half-cell prestanda för kol-stödda Pt nanopartiklar (Pt/HSC) lämnades också som en referens8. Omtryckt (anpassad) med tillstånd från S. M. Alia, C. Ngo, S. shoulda, M.-A. Ha, A. A. Dameron, J. N. Weker, K. C. Neyerlin, S. S. Kocha, S. Pylypenko och B. S. Pivovar, ACS Omega, 2, 1408 (2017). Copyright 2017 American Chemical Society.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Dessa protokoll har använts för att producera utökade yta elektrokatalysatorer med både hög ytor och specifika aktiviteter i syre reduktion reaktion8. Genom att sätta in Pt på nanostrukturerade mallar, nanotrådar undvek låg samordnade platser och minimera effekter partikel storlek, producera särskilda verksamheter mer än 12 gånger större än kol-stödda Pt nanopartiklar. Med galvanisk förskjutning som metoden syntes producerade också en ungefärlig beläggning på Ni mall7. Vid låga nivåer av Pt förskjutning, denna process gav elektrokemiska ytor som överstiger 90 m2 gPt-1, ett stort genombrott i utökad yta katalysatorer.
Väte glödgning behövdes för att förbättra prestanda8. Glödgning för förhöjda temperaturer bättre syre minskning specifik aktivitet, som var rationaliseras som en legera effekt som orsakas av Pt galler komprimering försvagning Pt-O chemisorption9,10. Även om vätgasen glödgning steg förbättrats inledande aktivitet, var hög hållbarhet och Ni upplösning förluster ett bekymmer. Sura urlakning och syre glödgning användes för att minimera förlusterna. Den optimerade Pt-Ni nanotrådar producerade syre minskning massa aktiviteter av elva gånger större än kol-stödda Pt nanopartiklar och tre gånger större än som-synthesized trådarna. Betydande förbättringar har också gjorts nanotråd hållbarhet, som förlorat 3% massa aktivitet (som-synthesized förlorade 21%) och 0,3% av katalysator samlas Ni upplöses (som-synthesized förlorade 7%).
PT-Ni nanotrådar har utvecklats och optimerats för sin prestanda i RDE half-cells. RDE tester används ofta i catalyst screening, för att utvärdera de grundläggande egenskaperna och elektrokemiska funktioner av en katalysator. RDE aktivitet, dock garanterar inte liknande bränsle cell prestanda och membran elektrod församlingarna omfatta aktivitet förluster på grund av masstransporter och elektroniska och Joniska motstånd. De Pt-Ni nanotrådar utvecklats i dessa protokoll visar mer än en storleksordning högre aktivitet till Pt nanopartiklar, samt bättre hållbarhet. Dessa resultat tyder på att Pt-Ni nanotrådar kan minska bränslecell elektrod belastningar för att möta kostnaden-resultatstatistik, effektivt införliva dessa material i membran elektrod församlingar fortfarande är en betydande utmaning.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har något att avslöja.
Acknowledgments
Ekonomiskt stöd gavs av US Department of Energy, Office för energieffektivitet och förnybar energi under kontraktsnummer DE-AC36-08GO28308 till 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).
