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Caged-Cation-Induced Lattice Distortion in Bronze TiO2 for Cohering Nanoparticulate Hydrogen Evolution Electrocatalysts
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2022-06-17 , DOI: 10.1021/acsnano.2c04513 Gaoxin Lin 1, 2 , Qiangjian Ju 1, 2 , Lijia Liu 3 , Xuyun Guo 4 , Ye Zhu 4 , Zhuang Zhang 1, 2 , Chendong Zhao 1, 2 , Yingjie Wan 1, 2 , Minghui Yang 5 , Fuqiang Huang 1, 6 , Jiacheng Wang 1, 2, 7
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2022-06-17 , DOI: 10.1021/acsnano.2c04513 Gaoxin Lin 1, 2 , Qiangjian Ju 1, 2 , Lijia Liu 3 , Xuyun Guo 4 , Ye Zhu 4 , Zhuang Zhang 1, 2 , Chendong Zhao 1, 2 , Yingjie Wan 1, 2 , Minghui Yang 5 , Fuqiang Huang 1, 6 , Jiacheng Wang 1, 2, 7
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Defect engineering provides a promising approach for optimizing the trade-off between support structures and active nanoparticles in heterojunction nanostructures, manifesting efficient synergy in advanced catalysis. Herein, a high density of distorted lattices and defects are successfully formed in bronze TiO2 through caging alkali-metal Na cations in open voids (Na-TiO2(B)), which could efficiently cohere nanoparticulate electrocatalysts toward alkaline hydrogen evolution reaction (HER). The RuMo bimetallic nanoparticles could directionally anchor on Na-TiO2(B) with a certain angle of ∼22° due to elimination of the lattice mismatch, thus promoting uniform dispersion and small sizing of supported nanoparticles. Moreover, caging Na ions could significantly enhance the hydrophilicity of the substrate in RuMo/Na-TiO2(B), leading to the strengthening synergy of water dissociation and hydrogen desorption. As expected, this Na-caged nanocomposite catalyst rich with structural perturbations manifests a 6.4-fold turnover frequency (TOF) increase compared to Pt/C. The study provides a paradigm for designing stable nano-heterojunction catalysts with lattice-distorted substrates by caging cations toward advanced electrocatalytic transformations.
中文翻译：
青铜 TiO2 中笼阳离子诱导的晶格畸变用于凝聚纳米颗粒析氢电催化剂
缺陷工程为优化异质结纳米结构中支撑结构和活性纳米粒子之间的权衡提供了一种有前途的方法，在高级催化中表现出有效的协同作用。在此，通过将碱金属钠阳离子笼罩在空隙中（Na-TiO 2 (B)），成功地在青铜 TiO 2中形成了高密度的扭曲晶格和缺陷，这可以有效地将纳米颗粒电催化剂凝聚到碱性析氢反应（HER ). RuMo双金属纳米粒子可定向锚定在Na-TiO 2上(B) 由于消除了晶格失配，具有约 22° 的特定角度，从而促进了负载纳米粒子的均匀分散和小尺寸。此外，锁定 Na 离子可以显着增强 RuMo/Na-TiO 2 (B) 中底物的亲水性，从而增强水离解和氢解吸的协同作用。正如预期的那样，与 Pt/C 相比，这种富含结构扰动的 Na-caged 纳米复合催化剂表现出 6.4 倍的转换频率 (TOF) 增加。该研究提供了一个范例，用于通过将阳离子锁定在高级电催化转化中来设计具有晶格畸变基底的稳定纳米异质结催化剂。
更新日期：2022-06-17
中文翻译：
青铜 TiO2 中笼阳离子诱导的晶格畸变用于凝聚纳米颗粒析氢电催化剂
缺陷工程为优化异质结纳米结构中支撑结构和活性纳米粒子之间的权衡提供了一种有前途的方法，在高级催化中表现出有效的协同作用。在此，通过将碱金属钠阳离子笼罩在空隙中（Na-TiO 2 (B)），成功地在青铜 TiO 2中形成了高密度的扭曲晶格和缺陷，这可以有效地将纳米颗粒电催化剂凝聚到碱性析氢反应（HER ). RuMo双金属纳米粒子可定向锚定在Na-TiO 2上(B) 由于消除了晶格失配，具有约 22° 的特定角度，从而促进了负载纳米粒子的均匀分散和小尺寸。此外，锁定 Na 离子可以显着增强 RuMo/Na-TiO 2 (B) 中底物的亲水性，从而增强水离解和氢解吸的协同作用。正如预期的那样，与 Pt/C 相比，这种富含结构扰动的 Na-caged 纳米复合催化剂表现出 6.4 倍的转换频率 (TOF) 增加。该研究提供了一个范例，用于通过将阳离子锁定在高级电催化转化中来设计具有晶格畸变基底的稳定纳米异质结催化剂。
京公网安备 11010802027423号