Publication detail

Palladium Nanocubes with {100} Facets for Hydrogen Evolution Reaction: Synthesis, Experiment and Theory

Year: 2025

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: Small

Publisher name: Wiley-VCH

Place: Weinheim

Page from-to: 2408788

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Palladiové nanokrychle se 100 fazetami pro reakci vývoje vodíku: syntéza, experiment a teorie	Prostorově oddělené palladiové nanokostky (Pd NC) zakončené fazetami {100} jsou syntetizovány pomocí metody přímého micelování. Poprvé je použit postupný růst Pd NC zprostředkovaný nukleačními centry. Výsledné Pd NC jsou důkladně charakterizovány pomocí HR-TEM, XPS, Ramanovy, ATR-FTIR, TGA a STEM-EDX spektroskopie. Po nezbytném separačním promytí jsou identifikovány stopy zbytkového stabilizátoru (polyvinylpyrrolidonu, PVP) připojeného k vrcholům Pd NC, je však nezbytné zabránit agregaci NC. Pd NC jsou následně a rovnoměrně naneseny na uhlík Vulcan (≈20 hmot. %) pro elektrochemické cyklování vodíku. Post-katalytické charakterizace ukázaly, že jejich tvar a velikost zůstaly po všech elektrochemických experimentech velmi stabilní. Byl však odhalen silný vliv velikosti NC na jejich interakci s vodíkem. Kapacita absorpce vodíku, měřená jako poměr H:Pd, se pohybuje v rozmezí od 0,28 do 0,48, zatímco kinetika vývoje vodíku a oxidačních reakcí (HER a HOR) klesá z 15,5 na 4,6 mA.mg Pd−1 mezi ≈15 a 34 nm Pd NC. Teoretické výpočty dále ukazují, že adsorpce atomů vodíku a jejich pronikání do mřížky Pd ovlivňuje elektronovou strukturu NC, což následně řídí kinetiku HER, experimentálně pozorovanou elektrochemickými testy. Tato práce by mohla připravit cestu k návrhu vysoce aktivních a stabilních elektrokatalyzátorů pro účinný HER po dlouhou reaktivní dobu. Zejména získané výsledky by mohly být přeneseny na aktivní NC na bázi slitin Pd zakončené fazetami {100}.	koloidní syntéza; adsorpce vodíku; nanokostky; palladium; reakční mechanismus; povrchová analýza
eng	Palladium Nanocubes with {100} Facets for Hydrogen Evolution Reaction: Synthesis, Experiment and Theory	Spatially separated palladium nanocubes (Pd NCs) terminated by {100} facets are synthesized using direct micelles approach. The stepwise seed-mediated growth of Pd NCs is applied for the first time. The resulting Pd NCs are thoroughly characterized by HR-TEM, XPS, Raman, ATR-FTIR, TGA, and STEM-EDX spectroscopies. Some traces of residual stabilizer (polyvinylpyrrolidone, PVP) attached to the vertices of Pd NCs are identified after the necessary separation-washing procedure, however, it is vital to avoid aggregation of the NCs. Pd NCs are subsequently and uniformly loaded on Vulcan carbon (approximate to 20 wt.%) for the electrochemical hydrogen cycling. By post-mortem characterizations, it is revealed that their shape and size remained very stable after all electrochemical experiments. However, a strong effect of the NCs size on their hydrogen interaction is revealed. Hydrogen absorption capacity, measured as the H:Pd ratio, ranges from 0.28 to 0.48, while hydrogen evolution and oxidation reactions (HER and HOR) kinetics decrease from 15.5 to 4.6 mA.mg Pd-1 between approximate to 15 and 34 nm of Pd NCs, respectively. Theoretical calculations further reveal that adsorption of H atoms and their penetration into the Pd lattice tailors the NCs electronic structure, which in turn controls the kinetics of HER, experimentally observed by the electrochemical tests. This work may pave the way to the design of highly active electrocatalysts for efficient HER stable for a long reactive time. In particular, obtained results might be transferred to active Pd-alloy-based NCs terminated by {100} facets.	colloidal synthesis; hydrogen adsorption; nanocubes; palladium; reaction mechanism; surface analysis

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links