Catálisis eficiente de reducción de oxígeno por nanocables de aleación de Pt subnanométrica

El conocimiento común es que las nanopartículas (NPs) de Pt y aleación de Pt de menos de 2 nm no son deseables para la reacción de reducción de oxígeno (ORR). Sin embargo, si se espera la misma tendencia en nanocables (NWs) y nanoplacas de Pt es cuestionable debido a que no existe un enfoque escalable para crear tales nanoestructuras de Pt. Informamos un enfoque general para preparar NWs de aleación de Pt subnanométricos con un diámetro de solo 4 a 5 capas atómicas de espesor, que van desde NWs de Pt monometálico a NWs bimetálicos de PtNi y PtCo, y a NWs trimetálicos de PtNiCo. En un marcado contraste con las NPs de aleación de Pt, los NWs de aleación de Pt subnanométricos demuestran actividades de masa y específicas excepcionales de 4.20 A/mg y 5.11 mA/cm2 a 0.9 V versus el electrodo de hidrógeno reversible (RHE), respectivamente, 32.3 y 26.9 veces más altas que las del Pt/C comercial. Las simulaciones de teoría funcional de la densidad revelan que las actividades mejoradas de ORR se atribuyen a los sitios catalíticamente activos en facetas (111) de alta densidad en los NWs de aleación de Pt subnanométricos. También son muy estables bajo la condición de ORR con una disminución de la actividad despreciable a lo largo de 30,000 ciclos. Nuestro trabajo presenta un nuevo enfoque para maximizar la eficiencia catalítica de Pt con utilización a nivel atómico para una catálisis heterogénea eficiente y más allá.