Nyligen, gruppen av professor Guo Shaojun vid College of Engineering vid Peking University utvecklade en ny typ av sub-nanometer, mycket krökt PdMo -nanoskikt - på grund av dess strukturella analogi med grafen, det betecknades som PdMo bimetallene, och visade extraordinär elektrokatalytisk prestanda mot syrereduktionsreaktionen (ORR) i alkalisk miljö. När den används som katodelektrokatalysatorer, PdMo nanosheets möjliggör mycket förbättrade prestanda för förändring/urladdning i Zn-air och Li-air batterier. Detta arbete publicerades i Natur den 26 september, 2019.

Fossila bränslen har orsakat allvarliga utmaningar i miljöföroreningar och klimatförändringar, Därför efterlyser vi omedelbart utveckling av förnybar ren energiteknik som möjliggör ett hållbart energisystem. Lagring och efterföljande användning av förnybara men intermittenta energikällor, t.ex., sol, vind etc., kräver en elektrokemisk anordning som möjliggör interkonvertering av el och kemikalier på ett effektivt sätt. Av avgörande betydelse för enhetens driftseffektivitet ligger på elektrod-elektrolytgränssnittet, i vilka de önskade elektrokemiska reaktionerna inträffar som drivna av en lämplig elektrokatalysator. För närvarande, bristen på högpresterande elektrokatalysator skapar en flaskhals för penetrering av förnybar energi.

En av de största utmaningarna inom detta område är ORR:s ogynnsamma kinetik, och platinagruppmetaller (PGM) -baserade elektrokatalysatorer krävs ofta för att förbättra aktiviteten och hållbarheten. Under det senaste decenniet har ORR-dynamiken i sura miljöer på platinabaserade katalysatorer har förbättrats drastiskt genom justering av legeringar, ytbelastning, och optimerade koordinationsmiljöer. Ändå, att förbättra aktiviteten för denna reaktion i alkaliska medier är fortfarande utmanande på grund av svårigheten att uppnå optimerad syrebindningsstyrka på PGM i närvaro av hydroxid.

I den här studien, PdMo bimetallene har visat sig vara en effektiv och stabil elektrokatalysator för ORR och OER i alkaliska elektrolyter, och lovande katodelektroder i Zn -air och Li -air batterier. Den ultratunna funktionen hos PdMo bimetallene möjliggör en imponerande elektrokemiskt aktiv yta (138,7 m ² /gPd) och en massaktivitet mot ORR på 16,37 A/mgPd vid 0,9 volt mot RHE i alkaliska elektrolyter. Denna massaktivitet är 78 gånger och 327 gånger högre än för kommersiella Pt/C- och Pd/C -katalysatorer, respektive, tillsammans med försumbart förfall efter 30, 000 accelererad cykling. Beräkning av densitetens funktionella teori visar att en optimerad syrebindande energi uppnåddes på PdMo bimetallene på grund av en kombination av legeringseffekt, stameffekt och kvantstorlekseffekten. Man föreställer sig att metallenmaterialen kommer att visa stort löfte i elektrokatalysering av energi.