Electrochemical synthesis of a composite of few-layer graphene structures with PdNi alloy nanoparticles and its electrocatalytic activity in the oxidation of methanol

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Nanocomposites of few-layer graphene structures with PdNi alloy nanoparticles were synthesized using the electrochemical dispersion method. The chemical modification of composites was shown to lead to a significant increase in their electrocatalytic activity towards the methanol oxidation reaction.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. K. Kochergin

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of Russian Academy of Sciences

Email: rmanzhos@yandex.ru
Russian Federation, Chernogolovka, Moscow oblast

N. S. Komarova

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of Russian Academy of Sciences

Email: rmanzhos@yandex.ru
Russian Federation, Chernogolovka, Moscow oblast

A. S. Kotkin

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of Russian Academy of Sciences

Email: rmanzhos@yandex.ru
Russian Federation, Chernogolovka, Moscow oblast

I. I. Khodos

Institute of Microelectronics Technology and High Purity Materials of Russian Academy of Sciences

Email: rmanzhos@yandex.ru
Russian Federation, Chernogolovka, Moscow oblast

R. A. Manzhos

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: rmanzhos@yandex.ru
Russian Federation, Chernogolovka, Moscow oblast

A. G. Krivenko

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry of Russian Academy of Sciences

Email: rmanzhos@yandex.ru
Russian Federation, Chernogolovka, Moscow oblast

References

  1. Zuo, Y., Sheng, W., Tao, W., and Li, Z., Direct methanol fuel cells system–A review of dual-role electrocatalysts for oxygen reduction and methanol oxidation, J. Mater. Sci. Technol., 2022, vol. 114, p. 29.
  2. Kaur, A., Kaur, G., Singh, P.P., and Kaushal, S., Supported bimetallic nanoparticles as anode catalysts for direct methanol fuel cells: A review, Int. J. Hydrogen Energy, 2021, vol. 46, p. 15820.
  3. Tong, Y., Yan, X., Liang, J., and Dou, S. X., Metal‐based electrocatalysts for methanol electro‐oxidation: Progress, opportunities, and challenges, Small, 2021, vol. 17, p. 1904126.
  4. Burhan, H., Cellat, K., Yılmaz, G., and Şen, F., Chapter 3 - Direct methanol fuel cells (DMFCs), In: Akay, R.G., Yurtcan, A.B. editors, Direct liq. Fuel cells. Academic Press, 2021, p. 71.
  5. Yang, H., Geng, L., Zhang, Y., Chang, G., Zhang, Z., Liu, X., Lei, M., and He, Y., Graphene-templated synthesis of palladium nanoplates as novel electrocatalyst for direct methanol fuel cell, Appl. Surf. Sci., 2018, vol. 466, p. 385.
  6. Amin, R.S., Abdel Hameed, R.M., El-Khatib, K.M., and Elsayed Youssef, M., Electrocatalytic activity of nanostructured Ni and Pd–Ni on Vulcan XC-72R carbon black for methanol oxidation in alkaline medium, Int. J. Hydrogen Energy, 2014, vol. 39, p. 2026.
  7. Calderón, J.C., Nieto-Monge, M.J., Pérez-Rodríguez, S., Pardo, J.I., Moliner, R., and Lázaro, M.J., Palladium–nickel catalysts supported on different chemically-treated carbon blacks for methanol oxidation in alkaline media, Int. J. Hydrogen Energy, 2016, vol. 41, p. 19556.
  8. Lu, S., Li, H., Sun, J., and Zhuang, Z., Promoting the methanol oxidation catalytic activity by introducing surface nickel on platinum nanoparticles, Nano Res., 2017, vol. 11, p. 2058.
  9. Park, K.-W., Choi, J.-H., Kwon, B.-K., Lee, S.-A., Sung, Y.-E., Ha, H.-Y., Hong, S.-A., Kim, H., and Wieckowski, A., Chemical and electronic effects of Ni in Pt/Ni and Pt/Ru/Ni alloy nanoparticles in methanol electrooxidation, J. Phys. Chem. B, 2002, vol. 106, p. 1869.
  10. Фаддеев, Н.А., Куриганова, А.Б., Леонтьев, И.Н., Смирнова, Н.В. Электроактивные материалы на основе палладия для экологического катализа. Доклады РАН. Химия, науки о материалах. 2022. T. 507. С. 59. [Faddeev, N.A., Kuriganova, A.B., Leont’ev, I.N., and Smirnova, N.V., Palladium-based electroactive materials for environmental catalysis, Dokl. Phys. Chem., 2022, vol. 507, p. 139.]
  11. Pavlets, A.S., Alekseenko, A.A., Tabachkova, N.Yu., Safronenko, O.I., Nikulin, A.Yu., Alekseenko, D.V., and Guterman, V.E., A novel strategy for the synthesis of Pt–Cu uneven nanoparticles as an efficient electrocatalyst toward oxygen reduction, Int. J. Hydrogen Energy, 2021, vol. 46, p. 5355.
  12. Кривенко, А.Г., Манжос, Р.А., Кочергин, В.К., Малков, Г.В., Тарасов, А.Е., Пивень, Н.П. Плазмоэлектрохимический синтез малослойных графеновых структур для модификации эпоксидного связующего. Химия высоких энергий. 2019. Т. 53. С. 243. [Krivenko, A.G., Manzhos, R.A., Kochergin, V.K., Malkov, G.V., Tarasov, A.E., and Piven, N.P., Plasma electrochemical synthesis of few-layer graphene structures for modification of epoxy binder, High Energy Chem., 2019, vol. 53, p. 254.]
  13. Kochergin, V.K., Manzhos, R.A., Khodos, I.I., and Krivenko A.G., One-step synthesis of nitrogen-doped few-layer graphene structures decorated with Mn 1.5 Co 1.5 O 4 nanoparticles for highly efficient electrocatalysis of oxygen reduction reaction, Mendeleev Commun., 2022, vol. 32, p. 494.
  14. Podlovchenko, B.I., Maksimov, Yu.M., Volkov, D.S., and Evlashin, S.A., Codeposition of Pd and Pb and electrocatalytic properties of their composite, J. Electroanal. Chem., 2020, vol. 858, p. 113787.
  15. Манжос, Р.А., Кочергин, В.К., Кривенко, А.Г., Ходос, И.И., Карабулин, А.В., Матюшенко В.И. Окисление формальдегида на PdNi-нанонитях, синтезированных в сверхтекучем гелии. Электрохимия. 2023. Т. 59. С. 554. [Manzhos, R.A., Kochergin, V.K., Krivenko, A.G., Khodos, I.I., Karabulin, A.V., and Matyushenko, V.I., Oxidation of formaldehyde on PdNi nanowires synthetized in superfluid helium, Russ. J. Electrochem., 2023, vol.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. SEM images of PdNi/MGS (a) and PdNimod/MGS (b) samples.

Download (459KB)
3. Fig. 2. TEM images of PdNi/MGS (a) and PdNimod/MGS (b) samples. The corresponding electron diffraction patterns are shown in the insets.

Download (465KB)
4. Fig. 3. (a) CVA for PdNi/MGS (1) and PdNimod/MGS (2), deaerated solution of 0.1 M KOH, 50 mV/s. (b) Oxidation of methanol on PdNi/MGS (1), PdNimod/MGS (2) and Pt/C (3), deaerated solution of 0.1 M KOH + 1 M CH3OH, 50 mV/s, 2000 rpm.

Download (157KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».