Publication detail

Anodic TiO2 nanotube layers decorated by Pd nanoparticles using ALD: An efficient electrocatalyst for methanol oxidation

Year: 2022

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: Electrochimica Acta

Publisher name: Elsevier Science

Place: Oxford

Page from-to: 141044

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Anodické vrstvy nanotrubic TiO2 dekorované nanočásticemi Pd pomocí ALD: Účinný elektrokatalyzátor pro oxidaci metanolu	V této práci je zkoumám potenciál nanočástic Pd (NP) připravených depozicí atomárních vrstev (ALD) jako katalyzátoru pro elektrooxidaci methanolu. Pd NP byly dekorovány na anodické TiO2 nanotrubicové (TNT) vrstvy jakožto na nosný materiál, který má velkou dostupnou povrchovou plochu a přímý elektrický kontakt přes podkladovou titanovou fólii. Různá množství deponovaného Pd (s využitím 150 - 300 - 450 - 600 cyklů ALD) vykazují různé velikosti částic - v rozmezí od 7 do 12 nm, jak odhalila transmisní elektronová mikroskopie. Koalescence dominovala viditelně od 450 cyklů ALD, což vedlo k porézní vrstvě Pd podél stěn TNT, spíše než k růstu jednotlivých částic. Elektrokatalytický výkon byl zkoumán pomocí cyklické voltametrie (CV), kde se katalytická aktivita zvyšovala úměrně s množstvím Pd až na nejvyšší hodnoty pro 400 a 450 cyklů, zatímco další zvýšení počtu cyklů ALD (N-ALD) neprokázalo žádné další zlepšení v hustotě proudu oxidace methanolu. Vrstvy TNT zdobené cykly 400, 450 a 600 Pd ALD vykazují nevýrazné křivky naznačující úplnou schopnost materiálu odolat katalytické otravě nebo možná důkaz přímé konverze z CH3OH na CO2 (bez jakýchkoli meziproduktů). Absence oxidačního píku během anodického skenu, a tedy redukčního vrcholu během katodického skenu, potvrzuje, že Pd NP (stabilizované TiO2) účinně využívají OHads a chemisorbovaný CH3OH takovým způsobem, že jejich otrava přes CO byla inhibována. Výsledkem je, že vyladěné TNT vrstvy s velkým povrchem vykazovaly vynikající výkon jako podpůrný materiál pro Pd NP proti tvorbě elektrochemických katalytické otravě. Nakonec je postulován mechanismus interakce vrstev TNT s Pd NP, který vedl k hnací oxidační reakci methanolu bez ztráty výkonu během cyklování.	vrstvy nanotrubiček; TiO2; Pd nanočástice; Depozice atomárních vrstev; Elektrokatalýza; Elektrooxidace metanolu
eng	Anodic TiO2 nanotube layers decorated by Pd nanoparticles using ALD: An efficient electrocatalyst for methanol oxidation	Herein, we report the performance of Pd nanoparticles (NPs) prepared by Atomic Layer Deposition (ALD) as a catalyst for methanol electro-oxidation. Pd NPs were decorated onto anodic TiO2 nanotube (TNT) layers as supporting material that possess a large available surface area and direct electrical contact via the underlying titanium foil. Different Pd loadings (150 - 300 - 450 - 600 ALD cycles) show different particles sizes ranging between 7 and 12 nm, as revealed by transmission electron microscopy. Coalescence dominated visibly from 450 ALD cycles, which led to a porous Pd layer all along the TNT walls rather than the growth of individual particles. Electrocatalytic performance was investigated by cyclic voltammetry (CV), where the catalytic activity increased proportional with Pd loading up to the highest values for 400 and 450 cycles, whereas a further increase in the number of ALD cycles (N-ALD) did not show any additional improvement in methanol oxidation current densities. TNT layers decorated with 400, 450 and 600 Pd ALD cycles show featureless curves suggesting complete anti-poisoning ability or possibly a proof of a direct conversion from CH3OH to CO2 (without any intermediate byproducts). The lack of an oxidation peak during the anodic scan and therefore a reduction peak during the cathodic scan, confirms Pd NPs (stabilized by TiO2) efficiently utilize OHads and chemisorbed CH3OH in a way that its CO poisoning was inhibited. As a result, the tuned high surface area TNT layers exhibited excellent performance as a supporting material for Pd NPs against formation of electrochemical poisoning species. Finally, the mechanism of the TNT layers interaction with Pd NPs, which led to the propelling methanol oxidation reaction without loss in performance over cycling is postulated.	TiO2 nanotube layers; Pd nanoparticles; atomic layer deposition; electrocatalysis; methanol electro-oxidation

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links