Morphologie-kontrollierte Synthese von multi-metallischen Spinelloxid-Nanokatalysatoren und deren Leistung für die Sauerstoffreduktion

Zusammenfassung: Wir präsentieren ein One-Pot-Kolloidsyntheseverfahren zur Herstellung von monodispersen multi-metallischen (Co, Mn und Fe) Spinell-Nanokristallen (NCs), einschließlich Nanowürfeln, Nano-Oktahedra und konkaven Nanowürfeln. Diese Studie untersucht den Mechanismus der Morphologiekontrolle und zeigt die entscheidenden Rollen von Metallvorläufern und Kappenliganden bei der Bestimmung der exponierten Kristallflächen auf der NC-Oberfläche. Die kubischen Spinell-NCs, die mit exklusiven 100-Flächen enden, zeigen eine überlegene elektrokatalytische Aktivität für die Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR) in alkalischen Medien im Vergleich zu ihren oktaedrischen und konkaven kubischen Gegenstücken. Insbesondere erreichen (CoMn)Fe₂O₄ Spinelloxid-Nanowürfel bei 0,85 V eine hohe Masseaktivität von 23,9 A/g und zeigen eine ausgezeichnete Stabilität, was die vielversprechende ORR-Leistung der 100-Flächen der multi-metallischen Spinelloxide im Vergleich zu anderen niedrigindizierten und hochindizierten Flächen hervorhebt. Motiviert durch die Untersuchung der Korrelation zwischen ORR-Leistung und Anordnung der Oberflächenatome (aktive Stellen), Oberflächenbestandteile sowie anderen Faktoren, führt diese Studie einen vielversprechenden Ansatz für die formkontrollierte Synthese von fortschrittlichen Spinelloxid-NCs ein. Sie unterstreicht die Bedeutung der Kontrolle der Katalysatorform und schlägt potenzielle Anwendungen als nicht-edelmetallische ORR-Elektrokatalysatoren vor.