Surface Nanostructures of Pt-Compositionally Complex Alloy Single-Crystal Model Catalyst Surfaces for Improved Oxygen Reduction Reaction: Machine-Learning-Assisted Exploration

材料科学 氧还原反应 催化作用 合金 纳米结构 氧还原 化学工程 纳米技术 表面改性 曲面(拓扑) Crystal(编程语言) 冶金 物理化学 有机化学 电化学 化学 几何学 数学 电极 计算机科学 工程类 程序设计语言
作者
Yoshihiro Chida,Sae Dieb,H. Masui,Arata Umehara,Keitaro Sodeyama,Toshimasa Wadayama
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:17 (15): 22557-22567 被引量:5
标识
DOI:10.1021/acsami.4c22052
摘要

We investigated oxygen reduction reaction (ORR) properties of Pt-containing compositionally complex alloy (Pt-CCA) single-crystal model catalyst surfaces to optimize dry-process synthesis conditions, that is, CCA compositions of less-noble alloying elements and their synthesis (annealing) temperatures. Using a machine-learning approach, we effectively navigated the large space of possible synthesis conditions to minimize the experimental workload. The ORR activity and durability of the Pt/CCA/Pt(111) model catalyst surfaces (synthesized through vacuum deposition on a Pt(111) substrate of nonequiatomic Cr-Mn-Fe-Co-Ni or Mn-Fe-Co-Ni alloy (111) lattice stacking layers, followed by a surface Pt(111) layer) depend upon the alloy composition and synthesis temperature: the model catalyst surfaces synthesized with specific combinations of these two parameters outperformed benchmark surfaces such as Pt/equiatomic Cr-Mn-Fe-Co-Ni/Pt(111) in terms of the ORR durability during potential-cycle loading. The outstanding ORR properties are attributed to the use of machine learning to predict synthesis conditions that are closely linked to the atomic-level surface microstructures that favor enhanced ORR properties. These microstructures enable the formation of a so-called "pseudo-core-shell-like structure", i.e., surface Pt(111) underlaid with CCA(111) lattice stacking layers with atomically distributed active elements (Co and/or Ni) close to the surface that are beneficial for ORR property enhancements. This study demonstrates that not only the "high-entropy" effect of charged less-noble CCA elements but also the precise control of elemental distributions in the near-surface vicinity in the pristine state, resulting from optimized CCA compositions and synthesis temperatures, are the key factors to improve Pt-CCA catalyst material systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
fishswim1完成签到,获得积分10
1秒前
美好灵寒完成签到 ,获得积分0
1秒前
搞怪的白云完成签到 ,获得积分0
3秒前
就在咫尺之间完成签到 ,获得积分10
4秒前
Mia完成签到,获得积分10
4秒前
小张要加油完成签到,获得积分10
4秒前
fkzwr发布了新的文献求助10
4秒前
渔婆发布了新的文献求助10
4秒前
个o个完成签到,获得积分10
5秒前
ruby30完成签到,获得积分10
5秒前
小夏完成签到,获得积分10
6秒前
朴素的曼文完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
阿白完成签到,获得积分10
9秒前
嬴政飞完成签到,获得积分10
9秒前
朴素的小馒头完成签到,获得积分10
9秒前
阳光胜完成签到,获得积分10
9秒前
MCS完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
刻苦青烟完成签到 ,获得积分10
10秒前
朱荧荧完成签到,获得积分10
11秒前
lanhl完成签到,获得积分10
11秒前
徐伟业完成签到 ,获得积分10
11秒前
hh完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
搭碰发布了新的文献求助10
13秒前
金秋完成签到,获得积分0
13秒前
画画完成签到,获得积分10
13秒前
wang完成签到 ,获得积分10
13秒前
14秒前
简单向露完成签到,获得积分10
14秒前
温眼张完成签到,获得积分10
14秒前
123456白发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
小巴德完成签到,获得积分10
15秒前
S先生完成签到,获得积分10
16秒前
Larry1226完成签到,获得积分10
16秒前
风之飘渺者也完成签到,获得积分10
16秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Environmental Leverage in Times of Climate Crisis: Product Standards, Carbon Border Measures and Preferential Trade Agreements 1000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Social Skills Improvement System-Rating Scales--Chinese Version 500
Dynamische Polarisation von H-1 und B-11 in (CH-3)-3NBH-3 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7232387
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8858450
关于积分的说明 18685012
捐赠科研通 6898260
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3191903
关于科研通互助平台的介绍 2361806
邀请新用户注册赠送积分活动 2166304