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First-principles computational study of highly stable and active ternary PtCuNi nanocatalyst for oxygen reduction reaction

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Nano Research 2015年第10期8卷 3394-3403页

作者： Seung Hyo Noh Byungchan Han takeo ohsaka DepartmentofElectronicChemistry InterdisciplinaryGraduateSchoolofScienceandEngineeringTokyoInstituteofTechnology4259-G1-5NagatsutaMidori-kuYokohama226-8502Japan DepartmentofChemicalandBiomolecularEngineering YonseiUniversitySeoul120-749RepublicofKorea

Using density functional theory （DFT） calculations, we rationally designed metallic nanocatalysts with ternary transition metals for oxygen reduction reactions （ORRs） in fuel cell applications. We surrounded binary core-shell nanoparticles with a Pt skin layer. To overcome surface segregation of the core 3-d transition metal, we identified the binary alloy Cu0.76Ni0.24 as having strongly attractive atomic interactions by computationally screening 158 different alloy configurations using energy convex hull theory. The PtskinCu0.76Ni0.24 nanoparticle showed better electrochemical stability than pure Pt nanoparticles -3 nm in size. We propose that the underlying mechanism originates from favorable compressive strain on Pt for ORR catalysis and atomic interactions among the nanoparticle shells for electrochemical stability. Our results will contribute to accurate identification and innovative design of promising nanomaterials for renewable energy systems.

关键词： density functional theory ternary alloy nanoparticle durability stability alloy

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Ozone electrogeneration on Pt-TaO_y sol-gel film modified titanium electrode: Effect of electrode composition on the electrocatalytic activity

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Journal of Energy Chemistry 2015年第2期24卷 178-184页

作者： Mohamed I. Awad Shunsuke Sata Kazuhiro Kaneda Mineo Ikematsu takeo ohsaka Department of Electronic Chemistry Interdisciplinary Graduate School of Science and EngineeringTokyo Institute of Technology Chemistry Department Faculty of Science Cairo University 12613Egypt Chemistry Department Faculty of Applied Sciences Umm Al-Qura University Department of the Humanities Ibaraki College National Institute of Technology Faculty of Engineering Tokyo University of Science

This work examines the ozone electrogeneration （OE） at a binary coating of different nominal compositions （Pt）x-（TaOy）（100-x）, where x （percentage in the precursor solution） varied between 1% and 100%, coated on titanium substrate prepared by a sol-gel technique, The OE is performed in an artificial tap water at room temperature （25 ℃）. The percentages of Pt and Tatu in the coating significantly affect the electro- catalytic activity towards oxygen evolution. The oxygen evolution was retarded to a different extent based on the electrode composition. The largest retardation was obtained at the （Pt）10-（TaOy）90 electrode （ca. 480 mV positive shift） as compared with the （Pt）100-（TaOy）0 electrode. This was reflected in a high current efficiency （CE） of OE （ca. 19.3%） at the former electrode. This value is considered to be among the highest values reported for OE at 25℃ in neutral media. The composite electrodes were characterized by voltammetric and surface techniques. A plausible explanation for the change of the efficiency of OE with the electrode composition is given based on the electrochemical results.

关键词： ozone electrocatalysis oxygen evolution dimensionally stable anode sol-gel

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电化学氧化增强金属钴卟啉的自组装研究

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电化学 2007年第1期13卷 1-5页

作者：张蓓王荣朱国阳曹晓卫吴霞琴章宗穰大阪武男上海师范大学生命与环境科学学院化学系上海200234 东京工业大学综合理工学院物质电子化学系

应用电化学方法将钴(Ⅱ)卟啉氧化成钴(Ⅲ)卟啉以增强它与4-巯基吡啶(MP)自组装膜的轴向配位作用,从而快速制备了有序钴卟啉自组装修饰电极CoTMPP/MP/Au(E).电化学石英晶体微天平(EQCM)测试证实电化学氧化对钴卟啉膜生长过程的增强作用.R... 详细信息

应用电化学方法将钴(Ⅱ)卟啉氧化成钴(Ⅲ)卟啉以增强它与4-巯基吡啶(MP)自组装膜的轴向配位作用,从而快速制备了有序钴卟啉自组装修饰电极CoTMPP/MP/Au(E).电化学石英晶体微天平(EQCM)测试证实电化学氧化对钴卟啉膜生长过程的增强作用.Ram an光谱及修饰电极电催化还原氧研究显示,该修饰电极与经过长时间浸渍法得到的CoTMPP/MP/Au(I)修饰电极具有完全相似的有序结构和性质.与直接将钴卟啉吸附在电极表面的CoTMPP/Au修饰电极相比,以巯基吡啶为桥键得到的钴卟啉修饰电极具有更好的电催化活性和稳定性.

关键词：钴卟啉轴向配位巯基吡啶自组装电催化

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