Plasma nitriding induced growth of Pt-nanowire arrays as high performance electrocatalysts for fuel cells.
Plasma nitriding induced growth of Pt-nanowire arrays as high performance electrocatalysts for fuel cells.
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DOI：
10.1038/srep06439
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发表时间：
2014-09-22
影响因子：
4.6
通讯作者：
Dong H
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Du S;Lin K;Malladi SK;Lu Y;Sun S;Xu Q;Steinberger-Wilckens R;Dong H
在这项工作中，我们展示了一种创新的方法，将一种新的活性屏幕等离子体(ASP)技术与绿色化学合成相结合，在大面积载体上直接制备均匀的铂纳米线阵列。三元复合处理实现了载体表面的原位氮掺杂和表面修饰，显著促进了细小的铂核的均匀生长，从而指导了超薄单晶铂纳米线(直径2.5-3 nm)的生长，形成了三维(3D)纳米结构。在大面积气体扩散层(5 cm~2)上原位生长的铂纳米线阵列可直接用作燃料电池的催化电极。独特的设计引入了极薄的电催化层，促进了电荷转移和质量转移特性，导致在实际燃料电池环境中，比传统的铂纳米颗粒催化电极的功率密度高两倍以上。由于其他纳米结构面临着类似的挑战，以及ASP对其他材料表面的高可用性，这一工作将为其他各种实际应用的新纳米结构的开发提供有价值的见解和指导。
In this work, we demonstrate an innovative approach, combing a novel active screen plasma (ASP) technique with green chemical synthesis, for a direct fabrication of uniform Pt nanowire arrays on large-area supports. The ASP treatment enables in-situ N-doping and surface modification to the support surface, significantly promoting the uniform growth of tiny Pt nuclei which directs the growth of ultrathin single-crystal Pt nanowire (2.5–3 nm in diameter) arrays, forming a three-dimensional (3D) nano-architecture. Pt nanowire arrays in-situ grown on the large-area gas diffusion layer (GDL) (5 cm2) can be directly used as the catalyst electrode in fuel cells. The unique design brings in an extremely thin electrocatalyst layer, facilitating the charge transfer and mass transfer properties, leading to over two times higher power density than the conventional Pt nanoparticle catalyst electrode in real fuel cell environment. Due to the similar challenges faced with other nanostructures and the high availability of ASP for other material surfaces, this work will provide valuable insights and guidance towards the development of other new nano-architectures for various practical applications.
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