Платиносодержащие электрокатализаторы для топливных элементов с протонообменной мембраной: новые подходы к синтезу и новые материалы

Представлен новый подход к получению Pt/C-катализаторов, в котором синтез в жидкой фазе сопровождается мониторингом кинетики восстановления Pt^IV до наночастиц (НЧ) Pt⁰_x с использованием одновременного анализа компонент окраски
(красная, зеленая, синяя) и редокс-потенциала реакционной среды. Изучено восстановление H₂PtCl₆ тремя карбоновыми кислотами (лимонной (ЛК), муравьиной (МК) и аскорбиновой (АК)) и этиленгликолем при различных значениях pH. Согласно результатам кинетического анализа АК обеспечивает наиболее быстрое восстановление предшественника (1300—1500 с), тогда как потенциал нуклеации Pt снижается в ряду АК > МК > ЛК. Для полиольного синтеза определен оптимальный диапазон pH, позволяющий получить НЧ платины наименьшего размера (2.3—2.5 нм) с наиболее узким распределением по размерам. Лучший из синтезированных Pt/C-катализаторов обладает высокими электрохимически активной поверхностью (~79 м²•г_Pt^–1) и масс-активностью в реакции восстановления кислорода (до 434 А•г_Pt^–1) при потенциале 0.9 В, превосходя коммерческий аналог HiSpec4000 (улучшение ~2×) при одинаковой загрузке платины (~40 мас.%). Отличные характеристики катализатора обусловлены сочетанием малого размера НЧ, равномерности их пространственного распределения и высокой удельной активности.