Metalliska legeringar på nanometerskala (nanolegeringar) har stor potential vid elektrokatalys. Interaktionen mellan olika komponenter i nanolegeringar kan modifiera de elektroniska konfigurationerna av aktiva metaller och generera synergistiska effekter, öka sina prestationer när det gäller aktivitet, hållbarhet och selektivitet i elektrokatalytiska reaktioner.

Legering med billiga övergångsmetaller är ett effektivt sätt att minska användningen av relativt dyra metaller, t.ex. Pt och Pd. Vanligtvis, nanolegeringarna som består av blandbara metaller kunde syntetiseras och skräddarsys med våtkemiska metoder.

Dock, konstruktion av nanolegeringar sammansatta av olika oblandbara metaller eller olika element (kallade nanolegeringar med hög entropi) är fortfarande utmanande på grund av mycket olika kemiska och fysikaliska egenskaper.

Nyligen, Prof. Mansoo Chois grupp från Seoul National University (SNU) och Prof. Jun Yangs grupp från Institute of Process Engineering (IPE) vid den kinesiska vetenskapsakademin föreslog ett tillvägagångssätt för att syntetisera okonventionella nanolegeringar för elektrokatalytiska tillämpningar.

Studien publicerades i Materia den 17 augusti. Dr Feng Jicheng från SNU och docent Chen Dong från IPE fungerar som de första författarna.

De framställde 55 distinkta nanolegeringar med medelpartikelstorleken på ca. 5 nm, inklusive blandbara, oblandbara nanolegeringar med hög entropi via en ångkällasteknologi, även kallad "gnistor mashup."

Det föreslagna syntetiska tillvägagångssättet bröt igenom begränsningen av våtkemiska metoder för att syntetisera oblandbara och högentropi nanolegeringar. Sammansättningen och storleken av de erhållna nanolegeringarna var också kontrollerbara genom att variera de experimentella förhållandena/parametrarna.

I detalj, dra nytta av deras små storlekar, elektronisk interaktion mellan olika komponenter och rena ytor, de framställda Pt-/Pd-innehållande nanolegeringarna uppvisade överlägsna prestanda vid elektrokatalytisk oxidation av metanol och etanol.

Nästa mål med forskningen fokuserar på optimering av Pt-/Pd-innehållande nanolegeringar för att ytterligare förbättra deras prestanda för att katalysera elektrokemiska reaktioner i direkta alkoholbränsleceller.

"Genom denna väg, vi förväntar oss att det är kostnadseffektivt, mycket aktiva och hållbara elektrokatalysatorer skulle kunna skapas för en mängd olika förnybara energitekniker och vidare, " sa prof. Yang.