Platina är utan tvekan det viktigaste elektrokatalysatormaterialet, inte bara för att det är den bästa enelementskatalysatorn i en mängd viktiga elektrokatalytiska reaktioner utan också på grund av dess relativt höga stabilitet. Dock, i den korrosiva miljön i riktiga elektrokatalyssystem, som bränsleceller, även platina kan strukturellt försämras. Dessutom, närvaron av starkt adsorberande arter, särskilt kolmonoxid (CO), kan avsevärt öka dessa nedbrytningseffekter.

Ett team som leds av prof. Chen Yanxia från University of Science and Technology of China (USTC) från CAS, i samarbete med prof. Olaf Magnuseen, rapporterade in situ video-STM observationer av ytterligare punktdefekter i närvaro av detta dynamiska CO-skikt. STM -observationerna som presenteras i detta arbete ger direkt inblick i deras dynamiska beteende- och bildningsmekanismer. Forskningsresultaten publicerades i Kemisk kommunikation den 17 juni.

Adsorberad CO är känd för att interagera med Pt-elektroder, orsakar en relaxation av Pt-ytatomer och en försvagning av Pt-Pt-bindningen. In situ -skanningstunnelmikroskopi (STM) -studier av Pt (111) i närvaro av upplöst CO fann att initialt störda transformerades till helt raka (111) steg genom potentiell cykling in i CO -oxidationsregimen. CO kan öka Pt-ytrörligheten under CO-oxidation, vilket kan minska mängden tillgängliga lågkoordinerade platser, leder till en omstrukturering av Pt-stegen.

I teamets tidigare arbete, de studerade atomskala strukturell dynamik för CO-spelare på Pt (111) elektroder i CO-mättade 0,1 M H ₂ SÅ ₄ med hjälp av in situ video-rate scanning tunneling microscopy (STM) och densitetsfunktionell teori (DFT).

I det senaste arbetet har deras video-STM-resultat av Pt (111) i CO-mättad 0,1 M H ₂ SÅ ₄ avslöjade specifika defekter i det skenbara (1 × 1)-CO-adlayern, som vi tilldelar lediga platser i det översta Pt-lagret. Förekomsten av dessa Pt -lediga platser samt de observerade fluktuationerna vid Pt -stegen visar att även under mycket godartade förhållanden, d.v.s. för den särskilt stabila Pt(111) elektrodytan i CO-föroxidationsregimen, närvaron av CO kan inducera viss strukturell nedbrytning.

Således, CO kan påverka stabiliteten hos Pt-elektrokatalysatorer redan vid potentialer så låga som 0,30 VAg/AgCl, som till exempel kan vara relevant i direkta metanolbränsleceller. Den atomära skaldata som erhålls genom video-STM ger grundläggande insikter om struktur-aktivitet och struktur-stabilitet-relationer, som kan bidra till kunskapsbaserad design av bättre Pt-elektrokatalysatorer.

Dessutom, deras resultat visar att för lämpliga system dynamiken hos individuella elektrodpunktsdefekter, såsom lediga jobb, kan undersökas direkt i elektrokemisk miljö.

Det observerade dynamiska beteendet föreslår en komplex interaktion mellan adsorberad CO och ytor som också bör påverka den elektrokemiska reaktiviteten hos CO och behöver undersökas i framtida experimentella och teoretiska studier.