Değerli bilimsel tartışmalar için B. Konkena und W. Schuhmann&#39;a teşekkür ediyoruz. Kimya Endüstrisi Fonds&#39;ın (U.-PA&#39;ya Liebig hibesi) ve Deutsche Forschungsgemeinschaft&#39;ın (U.-PA&#39;ya verilen Emmy Noether hükmü, AP242 / 2-1) maddi destek.

1. Fe&#39;nin yüksek sıcaklıkta sentezi 4.5 Ni 4.5 S 8 NOT: Fe 4.5 Ni 4.5 S 8 sentezi için burada tarif edilen prosedür, literatürden uyarlanmıştır. 8 , 10 Bildirilen ısıtma rampalarının sıkı şekilde uygulanması, faz safsızlıklarının oluşmasını ve silika ampülünün kusurlarını önlemek için büyük önem taşır. <ol><li> Demir (1.66 g, 29.8 mmol), nikel (1.75 g, 29.8 mmol) ve sülfür (1.70 g, 53.1 mmol) harçla iyice karıştırın ve karışımı bir silika ampule (10 mm çap) aktarın. </li><li> Ampulü gece 10 -2 mbar&#39;da boşaltın. </li><li> Ampulü mühürle tüp şeklindeki bir fırında yerleştirin. </li><li> Oda sıcaklığından (RT) sıcaklığı 5 ° C / dakikada 700 ° C&#39;ye, ardından izotermik adımla 3 saat arttırın. </li><li> 30 dakika içinde sıcaklığı 1100 ° C&#39;ye yükseltin ve k10 saat boyunca izoterm yapın. </li><li> Fırını kapatarak numuneyi RT&#39;ye yavaşça soğutun. Katı ürünü toplamak için ampule kırın. Fe 4.5 Ni 4.5 S 8&#39;i silika cam parçalarından tamamen ayırdığınızdan emin olun. </li></ol> 2. Fiziksel Karakterizasyon <ol><li> Örnek tutucuya 10 mm x 5 mm x 3 mm Fe 4.5 Ni 4.5 S 8 taşı monte edin ve SEM enstrümanının vakum haznesine yerleştirin. SEM görüntülerini, 20 kV&#39;de 650X ve 6,500X büyütmede kaydedin. Eşzamanlı olarak, 4.4 kV&#39;de EDX analizi için aynı numuneyi kullanın. </li><li> PXRD verilerinin toplanması için Fe 4.5 Ni 4.5 S 8&#39;in ince öğütülmüş tozunu uygulayın ve silikon yağı kullanarak amorf bir silikon gofret üzerine monte edin. Gofreti numune tutucusuna monte edin ve veriyi Cu-Kα ışınımı (λ = 1.5418 Å) kullanarak 5 saniyede 0.03 ° tarama hızında 10-50 ° &#39;lik sürekli tarama modunda toplamayın. </li&gt; <li> Mössbauer analizi için ince öğütülmüş toz kullanılır ve bir polioksimetilen (POM) kaba yerleştirilir. Bir Rh-matrisinde 57 Co radyasyon kaynağını kullanarak, sıfır alanlı Mössbauer spektrumlarını 25 ° C&#39;de kaydedin. </li><li> DSC analizi için, ince öğütülmüş toz, katranlı bir α-Al 2 O 3 pota içine yerleştirilir. 10 ° C / dak. Bir hızda ısıtma ve soğutma eğrisini kaydeden RT ila 1.000 ° C aralığında DSC ölçümleri gerçekleştirin. Deneyi, yüksek saflıkta azot akışıyla gerçekleştirin. </li></ol> 3. &#39;Kaya&#39; Elektrotlarının Hazırlanması <ol><li> Kablo teline bakır tel lehimleyin. </li><li> Fe 4.5 Ni 4.5 S 8 dökme malzemesini daha küçük parçalara (yaklaşık 5 mm x 5 mm x 5 mm) kesin. </li><li> Fe 4.5 Ni 4.5 S 8&#39;lik ufak parçayı ferruktaki yaklaşık olarak yaklaşık olarak olacak şekilde yerleştirin. Fermuarın dışına 2 mm malzeme sızar. </li><li> Fermuarı ve bakır telini100 mm teflon tüp. </li><li> Elektrodun ucunu iki bileşenli epoksit yapıştırıcısı ile sızdırmaz hale getirin ve elektrodu ortam koşulları altında gece boyunca kurutun. </li><li> Fe 4.5 Ni 4.5 S 8&#39;in parlak yüzeyi (metalik yüzey) ortaya çıkıncaya kadar ucu bileyin. Pürüzsüz bir yüzey elde etmek için ince dereceli kum kağıdıyla (20, 14, 3 ve 1 um grit) daha da parlatın. </li><li> Yüzeyi deiyonize suyla temizleyin ve havada kurumasına izin verin. </li></ol> 4. &#39;Pellet&#39; Elektrotlarının Hazırlanması NOT: Pirinç çubuklu özel yapılı teflon muhafazalar, &#39;pellet&#39; elektrotları (3 mm çap) için temas olarak kullanılmıştır. <ol><li> Fe 4.5 Ni 4.5 S 8 maddesinin ince bir tozunu elde etmek için 50 mg malzeme öğüt. </li><li> İnce öğütülmüş tozu sıkıştırıcı bir alete (3 mm çaplı) doldurun ve malzemeye maksimum ağırlık kuvveti 800 kg / cm2 ile basın. </li><li> Pelini çıkarKalıptan bir mesafe tutucu kullanarak izin verin. </li><li> Teflon muhafazasının boşluğundaki pirinç çubuk üzerine iki bileşenli bir gümüş epoksit yapıştırıcı uygulayın. Teflon kasasının ucundaki kirlilikten kaçının. </li><li> Pelet Teflon muhafazasına yerleştirin. Pelletin düz tarafı ~ 1 mm kadar çıkıntı yapmalıdır. </li><li> Teflon muhafazasındaki herhangi bir kirliliği bir kağıt mendille çıkarın. </li><li> Uygun iletkenliği sağlamak için pirinç tel ile Fe 4.5 Ni 4.5 S 8 pelletinin voltmetre ile temasını doğrulayın. </li><li> İki bileşenli tutkalın 60 ° C&#39;de 12 saat kürlenmesinden sonra elektrodu oda sıcaklığına soğutun. </li><li> Teflon kasası içinde parlak bir düz yüzey elde etmek için elektrotu kum kağıdıyla (20, 14, 3 ve 1 um grit) parlatın. </li><li> Yüzeyi deiyonize su ile temizleyin ve ortam koşullarında kurumasına izin verin. </li></ol> 5. Elektrodların Elektrokimyasal Testleri NOT: The experimeÇalışma elektrodu olarak Fe 4.5 Ni 4.5 S 8 elektrodu, referans elektrot olarak Ag / AgCl (doymuş KCl veya 3 M KCl solüsyonu) elektrodu ve karşı elektrot olarak Pt tel veya Pt ızgara kullanılarak standart üç elektrotlu bir kurulum ile gerçekleştirildi . Karıştırma çubuğu ile donatılmış gaz geçirmez bir hücre, tüm elektrokimyasal deneyler için 0.5 MH2SO4 içeren elektrolit ile doldurulmuştur. Bir elektrotun elektrokimyasal testi sırasında elektrolit değişimi yapılmadı. Tüm potansiyellere, belirtilmediği sürece E RHE = E Ag / AgCl + X + 0.059 pH, X = 0.197 V (doymuş KCl) veya X = 0.210 V (3 M KCl) &#39;ye göre E RHE&#39;ye (RHE = tersinir hidrojen elektrodu) atıf yapılır aksi takdirde. <ol><li> Ön adımlar <ol><li> Üç elektrotu da potansiyostatın telleriyle birbirine bağlayın. </li><li> Elektrokimyasal hücre içine 25 mL elektrolit (0.5 MH2 SO4) ekleyin ve elektrokimyasal hücreyeElektrodların tamamen çözeltiye batırılmasını sağlamak için. Ardından potansiyostayı açın. </li><li> Manyetik karıştırmayı açın. </li></ol></li><li> Elektrot yüzeyinin elektrokimyasal temizliği <ol><li> Gözlemlenebilen elektrokimyasal prosesler hakkında hızlı bir genel görünüm elde etmek için bir çevrimsel voltametri (CV) deneyi yapın. </li><li> Potansiyel aralığını 0,2 - -0,2 V arasında 100 mV / s tarama oranı ile ayarlayın (katalitik olmayan potansiyel alan). Ayrıca, çevrim sayısını 20 olarak ayarlayın. </li><li> Bisiklet sürme işlemini başlatın ve son döngü bitene kadar bekleyin. En azından son 3 ila 4 elde edilen döngüler çakışırsa elektrokimyasal elektrot temizliği tamamlanır. Sapma durumunda, kararlı eğriler elde edilinceye kadar daha fazla döngü ekleyin. </li></ol></li><li> Katalitik performansın ölçümü - doğrusal tarama voltametri <ol><li> Denemeye başlamadan önce i R kompanzasyon değeri fVeya elektrokimyasal kurulum. </li><li> Doğrusal tarama voltametrisi (LSV) deneyleri için programı seçin ve 0.2 ila -0.6 V potansiyel aralığını ve taramayı 5 mV / s değerine ayarlayın; deneyde i R damla da dahil olmak üzere. Deneyi başlatın. </li><li> Tekrarlanabilirliği sağlamak için doğrusal tarama deneylerini tekrarlayın. Yinelenemeyen sonuçlar durumunda adım 5.2&#39;den başlanmalıdır. </li></ol></li><li> Kararlılık ölçümü ve kantifikasyonu <ol><li> Kontrollü bir potansiyel coulometry deneyi yapın (TBM). </li><li> Potansiyeli en az 20 saat (72.000 s) bir deneme süresiyle -0.6 V olarak ayarlayın. </li><li> Aynı anda, deneyin en az 4 saat boyunca her saat için bir septum vasıtasıyla kapalı hücrenin üst boşluğundan bir gaz geçirmez şırınga ile gaz örnekleri topla. Numunelerin nicelleştirilmesi için bir GC enstrümanına enjekte edin ve bu alette kaydedilen bir kalibrasyon eğrisi kullanılarak üretilen hidrojen miktarını belirleyin. </li></ol></li><lI&gt; Elektrokimyasal yüzey alanının tahmini (ESCA) NOT: Bu deney sırasında elektrolit çözeltisini karıştırmayın. <ol><li> Çözeltinin direncini ölçmek için i R kompanzasyonunu belirleyin. </li><li> Çevrimsel voltametri deneyinde 0.1 ile 0 V arasında bir potansiyel aralığı seçin ve tarama oranını 10 mV s -1 yapın . I R damla düzeltmesini kullanın. Deneme için döngü sayısını 5 olarak belirleyin. </li><li> 20, 30, 40, 50 ve 60 mV s -1 tarama oranları için 5.4.1. Ila 5.4.2 arasındaki adımları tekrarlayın. </li><li> Elde edilen CV eğrilerinden sonraki yorum için beşinci periyodu seçin. </li><li> Şarj akımı yoğunluk farklarını (Δj = j a j c ) belirleyin ve tarama hızının bir fonksiyonu olarak bu değerleri çizin. Doğrusal eğim, elektrokimyasal yüzey alanına (ECSA) orantılı olan iki katmanlı kapasitansın (C dl) iki katına eşdeğerdir. </li></ol></li><li> ElEkokinetik impedans spektroskopisi (EIS) <ol><li> Karşılık gelen açık devre potansiyelinde ve 0.3 V&#39;luk bir aşırı gerilimde 50 kHz ila 1 Hz frekans aralığında elektrokimyasal impedans spektrumlarını kaydedin. </li><li> Yük transfer direncini belirlemek için alınan verilerden Nyquist çizimini çizin. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>May, M. M., Lewerenz, H. -. J., Lackner, D., Dimroth, F., Hannappel, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+direct+solar-to-hydrogen+conversion+by+in+situ+interface+transformation+of+a+tandem+structure.">Efficient direct solar-to-hydrogen conversion by in situ interface transformation of a tandem structure.</a> Nat Comm. 6, 8286 (2015).</li><li>Sheng, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlating+hydrogen+oxidation+and+evolution+activity+on+platinum+at+different+pH+with+measured+hydrogen+binding+energy.">Correlating hydrogen oxidation and evolution activity on platinum at different pH with measured hydrogen binding energy.</a> Nat Comm. 6, 5848 (2015).</li><li>Li, X., Hao, X., Abudula, A., Guan, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+catalysts+for+electrochemical+water+splitting:+Current+state+and+prospects.">Nanostructured catalysts for electrochemical water splitting: Current state and prospects.</a> J. Mater. Chem. A. 4 (31), 11973-12000 (2016).</li><li>Merki, D., Hu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+developments+of+molybdenum+and+tungsten+sulfides+as+hydrogen+evolution+catalysts.">Recent developments of molybdenum and tungsten sulfides as hydrogen evolution catalysts.</a> Energy Environ. Sci. 4 (10), 3878 (2011).</li><li>Kibsgaard, J., Chen, Z., Reinecke, B. N., Jaramillo, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+the+surface+structure+of+MoS2+to+preferentially+expose+active+edge+sites+for+electrocatalysis.">Engineering the surface structure of MoS2 to preferentially expose active edge sites for electrocatalysis.</a> Nat Mater. 11 (11), 963-969 (2012).</li><li>Kong, D., Cha, J. J., Wang, H., Lee, H. R., Cui, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First-row+transition+metal+dichalcogenide+catalysts+for+hydrogen+evolution+reaction.">First-row transition metal dichalcogenide catalysts for hydrogen evolution reaction.</a> Energy Environ. Sci. 6 (12), 3553 (2013).</li><li>Voiry, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+catalytic+activity+in+strained+chemically+exfoliated+WS(2)+nanosheets+for+hydrogen+evolution.">Enhanced catalytic activity in strained chemically exfoliated WS(2) nanosheets for hydrogen evolution.</a> Nat Mater. 12 (9), 850-855 (2013).</li><li>Konkena, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pentlandite+rocks+as+sustainable+and+stable+efficient+electrocatalysts+for+hydrogen+generation.">Pentlandite rocks as sustainable and stable efficient electrocatalysts for hydrogen generation.</a> Nat Comm. 7, 12269 (2016).</li><li>Jeon, H. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simple+Chemical+Solution+Deposition+of+Co&#8323;O&#8324;+Thin+Film+Electrocatalyst+for+Oxygen+Evolution+Reaction.">Simple Chemical Solution Deposition of Co&#8323;O&#8324; Thin Film Electrocatalyst for Oxygen Evolution Reaction.</a> ACS Appl Mater Interfaces. 7 (44), 24550-24555 (2015).</li><li>Xia, F., Pring, A., Brugger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+the+mechanism+and+kinetics+of+pentlandite+oxidation+in+extractive+pyrometallurgy+of+nickel.">Understanding the mechanism and kinetics of pentlandite oxidation in extractive pyrometallurgy of nickel.</a> Mine Eng. 27-28, 11-19 (2012).</li><li>Drebushchak, V. A., Kravchenko, T. A., Pavlyuchenko, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+pure+pentlandite+in+bulk.">Synthesis of pure pentlandite in bulk.</a> J Crystal Growth. 193 (4), 728-731 (1998).</li><li>Knop, O., Huang, C. -. H., Reid, K., Carlow, J. S., Woodhams, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chalkogenides+of+the+transition+elements.+X.+X-ray,+neutron,+M&#246;ssbauer,+and+magnetic+studies+of+pentlandite+and+the+&#960;+phases+&#960;(Fe,+Co,+Ni,+S),+Co8MS8,+and+Fe4Ni4MS8+(M+=+Ru,+Rh,+Pd).">Chalkogenides of the transition elements. X. X-ray, neutron, M&#246;ssbauer, and magnetic studies of pentlandite and the &#960; phases &#960;(Fe, Co, Ni, S), Co8MS8, and Fe4Ni4MS8 (M = Ru, Rh, Pd).</a> J Solid State Chem. 16 (1-2), 97-116 (1976).</li><li>Kullerud, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+stability+of+pentlandite.">Thermal stability of pentlandite.</a> The Canadian Mineralogist. 7 (3), 353-366 (1963).</li><li>Siracusano, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+electrochemical+study+of+a+PEM+stack+for+water+electrolysis.">An electrochemical study of a PEM stack for water electrolysis.</a> Int J Hydrogen Energy. 37 (2), 1939-1946 (2012).</li></ol>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Fe 4.5 Ni 4.5 S 8 sentezi, sentez sırasında malzemenin oksidasyonunu önlemek için vakum ile kapatılmış bir ampul içinde gerçekleştirildi. Sentez sırasında, sıcaklık kontrolü, saf bir ürün elde etmek için anahtardır. Birinci, çok yavaş ısıtma aşaması böylece yüksek sülfür basıncına bağlı olarak ampulün çatlamasına neden olabilecek kükürtün aşırı ısınmasını engeller. Daha da önemlisi, numunenin yavaş ısıtılması ile mono-sülfid katı eriy...

Güneş ve rüzgar enerjisi gibi dalgalı yenilenebilir enerji kaynaklarının depolanması, fosil yakıtların giderek solup gitmesi ve daha sonra alternatif enerji kaynaklarına ihtiyaç duyması nedeniyle sosyal açıdan önemli bir konudur. Bu bağlamda, hidrojen, temiz yanma işlemi nedeniyle bir moleküler enerji depolama çözümü için umut vadeden bir sürdürülebilir adadır. 1 Ayrıca hidrojen yakıt olarak veya daha karmaşık yakıtlar, örneğin metanol için başlangıç ​​malzemesi olarak kullanılabilir. Karbon nötr kaynakları kullanarak hidrojenin kolay sentezlenmesinin tercih edilen yolu, sürdürülebilir enerjileri kullanarak suyun elektrokimyasal indirgenmesidir. Halen platin ve onun alaşımları, düşük aşırı potansiyel, hızlı reaksiyon oranı ve yüksek akım yoğunluklarında çalışma olan hidrojen evrim reaksiyonu (HER) için en etkili elektrodatalizörler olarak bilinmektedir. 2 Bununla birlikte, yüksek fiyatı ve düşük doğal bolluğu nedeniyleTernatif olmayan soy metal katalizörleri gereklidir. Değerli olmayan alternatif geçiş metali katalizörlerinin büyük miktarı arasında, özellikle geçiş metali dikeralojidleri (MX2; M = Metal; X = S, Se), yüksek HER aktivitesine sahip oldukları gösterilmiştir. 4 , 5 , 6 , 7 Bu açıdan son zamanlarda Fe 4.5 Ni 4.5 S 8&#39;i son derece dayanıklı ve aktif bir &#39;rock&#39; HER elektrokatalist olarak sunduk. Bu doğal olarak zengin malzeme asidik koşullar altında kararlıdır ve iyi tanımlanmış bir katalitik aktif yüzey ile yüksek özünürlüklü iletkenlik gösterir. 8 Yüksek HER aktivitelerine sahip çok sayıda malzeme rapor edilmiş olsa da, elektrod hazırlığı genellikle çoğaltılabilirlik ve tatminkar stabiliteler (&gt; 24 saat) gibi birçok problemle birlikte ortaya çıkar. AdditionallGeçiş metaline dayanan katalizörlerin dökme halindeki esas iletkenliği genellikle yüksek olduğundan, elektrot hazırlığı etkili bir elektron transferi sağlamak için nano yapılı katalizörleri gerektirir. Bu katalizörler daha sonra Nafion ve katalizör gibi birleştiriciler içeren bir katalizör mürekkebine dönüştürülür. Daha sonra, mürekkep atıl bir elektrot yüzeyinde ( örneğin, camsı karbon) damla ile kaplanır. Düşük akım yoğunluklarında makul derecede kararlı olmakla birlikte, artmış temas direnci ve elektrot desteğine katalizörün vasat bir şekilde yapışması, yüksek akım yoğunluklarında yaygın olarak gözlemlenir. Dolayısıyla, daha yeterli hazırlama yöntemlerine ve elektrot malzemelerine ihtiyaç olduğu açıktır. Bu protokol, dökme malzemeler kullanarak yüksek dayanıklılık ve maliyet tasarruflu elektrotlar için yeni bir hazırlama prosedürü sunmaktadır. Böyle bir elektrod için ön koşul, düşük intrinsik malzemeler direncidir. Fe 4.5 Ni 4.5 S 8 fulBu kriteri doldurur ve mühürlenmiş silis ampullerindeki basit bir yüksek sıcaklık sentezi yoluyla elementlerden elde edilebilir. Elde edilen malzeme, toz Xray difraktometrisi (PXRD), diferansiyel tarama kalorimetresi (DSC), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı Xray spektroskopisi (EDX) kullanılarak yapısına, morfolojisine ve bileşimine göre karakterize edilir. Sentezlenen malzeme, iki tür yığın elektrodu, yani &#39;kaya&#39; ve &#39;pellet&#39; elektrotlarını elde edecek şekilde işlenir. Her iki elektrod tipinin performansı daha sonra standart elektrokimyasal testler kullanılarak araştırılır ve H 2 kantifikasyonu gaz kromatografisi (GC) ile gerçekleştirilir. Her iki tip elektrodun performansının, yaygın olarak kullanılan damla kaplama deneylerine kıyasla karşılaştırması sunulmuştur.

<table><tbody><tr><td>Iron, powder</td><td>Sigma-Aldrich, http://www.sigmaaldrich.com</td><td>12310-500G-R</td><td></td></tr><tr><td>Nickel, powder</td><td>Sigma-Aldrich, http://www.sigmaaldrich.com</td><td>203904-25G</td><td>H: 351-372-317-412;&lt;br/&gt; P: 281-273-308-313-302+352</td></tr><tr><td>Sulfur, powder</td><td>Sigma-Aldrich, http://www.sigmaaldrich.com</td><td>13803-1KG-R</td><td>H: 315</td></tr><tr><td>Silver Epoxy Glue EC 151 L</td><td>Polytec PT, http://www.polytec-pt.de/de/</td><td>161010-1</td><td>-</td></tr><tr><td>Two Component Epoxy Glue Uhu Plus Endfest</td><td>Uhu, http://www.uhu.com</td><td>-</td><td>&amp;nbsp;H: 315-319-317-411;&lt;br/&gt; &amp;nbsp;P: 101-102-261-272-280-302+352-333+313-362-363-305+351+338-337+313</td></tr><tr><td>Sulfuric Acid &gt;95%</td><td>VWR, https://ru.vwr.com</td><td>231-639-5</td><td>H: 290-314;&lt;br/&gt; S: (1/2)-26-30-45</td></tr><tr><td>PTFE Tube</td><td>-</td><td>-</td><td>Prepare 8 cm long peaces</td></tr><tr><td>Iron Sleeves</td><td>-</td><td>-</td><td>Connect to the copper wire</td></tr><tr><td>Copper Wire</td><td>-</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Lapping Film 3&amp;micro;m, 215.9 mm x 279 mm</td><td>3M, http://3mpro.3mdeutschland.de</td><td>60-0700-0232-8</td><td>Polish with a small amount of water</td></tr><tr><td>Lapping Film 1&amp;micro;m, 215.9 mm x 279 mm</td><td>3M, http://3mpro.3mdeutschland.de</td><td>60-0700-0266-6</td><td>Polish with a small amount of water</td></tr><tr><td>Sand Paper 20 &amp;micro;m, SiC</td><td>-</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Sand Paper 14 &amp;micro;m, SiC</td><td>-</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Dremel Model 225</td><td>Dremel, https://www.dremeleurope.com</td><td>2615022565</td><td>Use grinding pulley wheel for cutting&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Hand Made Pellet Press</td><td>Hand Made</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Stirring Plate</td><td>-</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>GAMRY Reference 600</td><td>GAMRY Instruments, https://www.gamry.com</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Gero Furnace 30-3,000 &amp;deg;C</td><td>http://www.carbolite-gero.de</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Quartz glass ampule</td><td>Hand Made</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Vacuum pump</td><td>-</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Hydraulic press</td><td>-</td><td>-</td><td>-</td></tr></tbody></table>

simple methods for the preparation of non-noble metal bulk-electrodes for electrocatalytic applications

Fe 4.5 Ni 4.5 S 8 bileşimine sahip kaya malzemesi pentlandit, elementlerden yüksek sıcaklıkta sentez yoluyla sentezlenmiştir. Malzemenin yapısı ve bileşimi toz X-ışını kırınımı (PXRD), Mössbauer spektroskopi (MB), taramalı elektron mikroskobu (SEM), diferansiyel tarama kalorimetresi (DSC) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ile karakterize edildi. Pentlandit bulk elektrodlarının iki hazırlama yöntemi sunulmuştur. Birinci yaklaşımda sentetik pentlandit kaya parçası doğrudan bir tel çerçeveyle temas ettirilir. İkinci yaklaşım, Teflon muhafaza içerisinde hareketsiz kılınmış ince öğütülmüş tozdan preslenen pentlandit peletlerini kullanmaktadır. Her iki elektrot da, katıksız bir yöntemle hazırlanırken, yaygın damla kaplama yöntemlerine kıyasla elektrokatalitik dönüşümler sırasında yüksek dayanıklılık ortaya koymaktadır. Burada, suyun sağlanması için bu gibi elektrotların çarpıcı performansını sergiliyoruz.Rogen evrim reaksiyonu (HER) ve elektrokatalitik performansı elektrokimyasal ve gaz kromatografik yöntemlerle değerlendirmek için standart bir yöntem sunmaktır. Ayrıca, endüstriyel şartlar altında elektroliz sırasında elektrotların malzeme sınırlamalarını araştırmak için potansiyostatik yöntemlerle 0.6 V&#39;luk aşırı gerilimde kararlılık testleri sunmaktayız.

Pentlandit yapısına sahip olan Fe 4.5 Ni 4.5 S 8&#39;in başarılı sentezi, belirgin (111), (311), (222), (331) ve (511) yansımaların mevcut olması nedeniyle toz X-ışını kırınım deneyleriyle teyit edilir Şekil 1a ). Bununla birlikte, reaksiyon esnasında uygun bir sıcaklık kontrolü, faz saf maddeler elde etmenin anahtarıdır. Özellikle, karışım daha yüksek bir ısıtma hızında (örn., 20 ° C / dakika...

Watch this Scientific Journal Video about Simple Methods for the Preparation of Non-noble Metal Bulk-electrodes for Electrocatalytic Applications at JoVE.com

Simple Methods for the Preparation of Non-noble Metal Bulk-electrodes for Electrocatalytic Applications

Dökme materyal Fe 4.5 Ni 4.5 S 8&#39;i kullanarak elektrotların kolay hazırlanma metodu sunulmuştur. Bu yöntem, geleneksel elektrot üretimine alternatif bir teknik sağlar ve basit bir elektrokatalitik test yöntemi de dahil olmak üzere alışılmamış elektrot malzemeleri için önkoşulları açıklar.

Elektrokatalitik Uygulamalar İçin Asal Olmayan Metal Dökme Elektrodların Hazırlanması İçin Basit Yöntemler

The rock material pentlandite with the composition Fe4.5Ni4.5S8 was synthesized via high temperature synthesis from the elements. The structure and ...

simple-methods-for-preparation-non-noble-metal-bulk-electrodes-for

Research

JoVE Journal

Chemistry

11.4K Görüntüleme.  Ruhr-University Bochum.  Dökme materyal Fe 4.5 Ni 4.5 S 8'i kullanarak elektrotların kolay hazırlanma metodu sunulmuştur. Bu yöntem, geleneksel elektrot üretimine alternatif bir teknik sağlar ve basit bir elektrokatalitik test yöntemi de dahil olmak üzere alışılmamış elektrot malzemeleri için önkoşulları açıklar. 

Video: Simple Methods for the Preparation of Non-noble Metal Bulk-electrodes for Electrocatalytic Applications

On the Preparation and Testing of Fuel Cell Catalysts Using the Thin Film Rotating Disk Electrode Method

We present a step-by-step tutorial to prepare proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) catalysts, consisting of Pt nanoparticles (NPs) supported on a high surface area carbon, and to test their performance in thin film rotating disk electrode (TF-RDE) measurements. The TF-RDE methodology is widely used for catalyst screening; nevertheless, the measured performance sometimes considerably differs among research groups. These uncertainties impede the advancement of new catalyst materials and, consequently, several authors discussed possible best practice methods and the importance of benchmarking.
The visual tutorial highlights possible pitfalls in the TF-RDE testing of Pt/C catalysts. A synthesis and testing protocol to assess standard Pt/C catalysts is introduced that can be used together with polycrystalline Pt disks as benchmark catalysts. In particular, this study highlights how the properties of the catalyst film on the glassy carbon (GC) electrode influence the measured performance in TF-RDE testing. To obtain thin, homogeneous catalyst films, not only the catalyst preparation, but also the ink deposition and drying procedures are essential. It is demonstrated that an adjustment of the ink&#39;s pH might be necessary, and how simple control measurements can be used to check film quality. Once reproducible TF-RDE measurements are obtained, determining the Pt loading on the catalyst support (expressed as Pt wt%) and the electrochemical surface area is necessary to normalize the determined reaction rates to either surface area or Pt mass. For the surface area determination, so-called CO stripping, or the determination of the hydrogen underpotential deposition (Hupd) charge, are standard. For the determination of the Pt loading, a straightforward and cheap procedure using digestion in aqua regia with subsequent conversion of Pt(IV) to Pt(II) and UV-vis measurements is introduced.

Preparing and testing Pt/C fuel cell catalysts is subject to continuous discussion in the scientific community with respect to reproducibility and best practice. With the presented work, we intend to present a step-by-step tutorial to make and test Pt/C catalysts, which can serve as benchmark for novel catalyst systems.

Hazırlık ve ince Film dönen Disk elektrot yöntemi kullanarak yakıt hücresi katalizörler test

We present a step-by-step tutorial to prepare proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) catalysts, consisting of Pt nanoparticles (NPs) supported on a ...

Çevre

Self-standing Electrochemical Set-up to Enrich Anode-respiring Bacteria On-site

Anaerobic respiration coupled with electron transport to insoluble minerals (referred to as extracellular electron transport [EET]) is thought to be critical for microbial energy production and persistence in many subsurface environments, especially those lacking soluble terminal electron acceptors. While EET-capable microbes have been successfully isolated from various environments, the diversity of bacteria capable of EET is still poorly understood, especially in difficult-to-sample, low energy or extreme environments, such as many subsurface ecosystems. Here, we describe an on-site electrochemical system to enrich EET-capable bacteria using an anode as a respiratory terminal electron acceptor. This anode is connected&#160;to a cathode capable of&#160;catalyzing abiotic oxygen reduction. Comparing this approach with electrocultivation methods that use a potentiostat for poising the electrode potential, the two-electrode system does not require an external power source. We present an example of our on-site enrichment utilized in an alkaline pond at the Cedars, a terrestrial serpentinization site in Northern California. Prior attempts to cultivate mineral reducing bacteria were unsuccessful, which is likely due to the low-biomass nature of this site and/or the low relative abundance of metal reducing microbes. Prior to implementing our two-electrode enrichment, we measured the vertical profile of dissolved oxygen concentration. This allowed us to place the carbon felt anode and platinum-electroplated carbon felt cathode at depths that would support anaerobic and aerobic processes, respectively. Following on-site incubation, we further enriched the anodic electrode in the laboratory and confirmed&#160;a distinct microbial community compared to the surface-attached or biofilm communities normally observed at the Cedars. This enrichment subsequently led to the isolation of the first electrogenic microbe from the Cedars. This method of on-site microbial enrichment has the potential to greatly enhance the isolation of EET-capable bacteria from low biomass or difficult to sample habitats.

On-site microbial enrichment or in situ cultivation techniques can facilitate the isolation of difficult-to-culture microbial taxa, especially from low-biomass or geochemically extreme environments. Here, we describe an electrochemical set-up without using an external power source to enrich microbial strains that are capable of extracellular electron transport (EET).

Anot respiring bakteri yerinde zenginleştirmek için kendini ayakta elektrokimyasal Set-up

Anaerobic respiration coupled with electron transport to insoluble minerals (referred to as extracellular electron transport [EET]) is thought to be ...

Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction

This protocol presents both the synthesis method of the Ni single atom catalyst, and the electrochemical testing of its catalytic activity and selectivity in aqueous CO2 reduction. Different from traditional metal nanocrystals, the synthesis of metal single atoms involves a matrix material that can confine those single atoms and prevent them from aggregation. We report an electrospinning and thermal annealing method to prepare Ni single atoms dispersed and coordinated in a graphene shell, as active centers for CO2 reduction to CO. During the synthesis, N dopants play a critical role in generating graphene vacancies to trap Ni atoms. Aberration-corrected scanning transmission electron microscopy and three-dimensional atom probe tomography were employed to identify the single Ni atomic sites in graphene vacancies. Detailed setup of electrochemical CO2 reduction apparatus coupled with an on-line gas chromatography is also demonstrated. Compared to metallic Ni, Ni single atom catalyst exhibit dramatically improved CO2 reduction and suppressed H2 evolution side reaction.

Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction

Here, we present a protocol for the synthesis and electrochemical testing of transition metal single atoms coordinated in graphene vacancies as active centers for selective carbon dioxide reduction to carbon monoxide in aqueous solutions.

Sentez ve elektrokimyasal CO2 azaltılması için geçiş metalleri tek Atom katalizör performans karakterizasyonu

This protocol presents both the synthesis method of the Ni single atom catalyst, and the electrochemical testing of its catalytic activity and selectivity ...

Kimya

A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various precursor noble metal ions with reducing agents in a 1:1 (v/v) ratio results in the formation of metal gels within seconds to minutes compared to much longer synthesis times for other techniques such as sol-gel. Conducting the reduction step in a microcentrifuge tube or small volume conical tube facilitates a proposed nucleation, growth, densification, fusion, equilibration model for gel formation, with final gel geometry smaller than the initial reaction volume. This method takes advantage of the vigorous hydrogen gas evolution as a by-product of the reduction step, and as a consequence of reagent concentrations. The solvent accessible specific surface area is determined with both electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry. After rinsing and freeze drying, the resulting aerogel structure is examined with scanning electron microscopy, X-ray diffractometry, and nitrogen gas adsorption. The synthesis method and characterization techniques result in a close correspondence of aerogel ligament sizes. This synthesis method for noble metal aerogels demonstrates that high specific surface area monoliths may be achieved with a rapid and direct reduction approach.

A rapid, direct solution-based reduction synthesis method to obtain Au, Pd, and Pt aerogels is presented.

Otomatik Güncelleştirmeler, Pd ve Pt Aerogels üzerinden doğrudan çözüm tabanlı azaltma için hızlı sentez yöntemi

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various ...

Three-electrode Coin Cell Preparation and Electrodeposition Analytics for Lithium-ion Batteries

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and subsequent safety issues becomes increasingly important. In a Li-ion cell setup, the voltage measurement across the positive and negative terminals inherently includes the effect of the cathode and anode which are coupled and sum to the total cell performance. Accordingly, the ability to monitor the degradation aspects associated with a specific electrode is extremely difficult because the electrodes are fundamentally coupled. A three-electrode setup can overcome this problem. By introducing a third (reference) electrode, the influence of each electrode can be decoupled, and the electrochemical properties can be measured independently. The reference electrode (RE) must have a stable potential that can then be calibrated against a known reference, for example, lithium metal. The three-electrode cell can be used to run electrochemical tests such as cycling, cyclic voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Three-electrode cell EIS measurements can elucidate the contribution of individual electrode impedance to the full cell. In addition, monitoring the anode potential allows the detection of electrodeposition due to lithium plating, which can cause safety concerns. This is especially important for the fast charging of Li-ion batteries in electric vehicles. In order to monitor and characterize the safety and degradation aspects of an electrochemical cell, a three-electrode setup can prove invaluable. This paper aims to provide a guide to constructing a three-electrode coin cell setup using the 2032-coin cell architecture, which is easy to produce, reliable, and cost-effective.

Three-electrode cells are useful in studying the electrochemistry of lithium-ion batteries. Such an electrochemical setup allows the phenomena associated with the cathode and anode to be decoupled and examined independently. Here, we present a guide for construction and use of a three-electrode coin cell with emphasis on lithium plating analytics.

Üç elektrot madeni para hücre hazırlık ve Electrodeposition analiz için lityum-iyon pil

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and ...

Mühendislik

A Continuous-flow Photocatalytic Reactor for the Precisely Controlled Deposition of Metallic Nanoparticles

In this work, a novel photocatalytic reactor for the pulsed and controlled excitation of the photocatalyst and the precise deposition of metallic nanoparticles is developed. Guidelines for the replication of the reactor and its operation are provided in detail. Three different composite systems (Pt/graphene, Pt/TiO2, and Au/TiO2) with monodisperse and uniformly distributed particles are produced by this reactor, and the photodeposition mechanism, as well as the synthesis optimization strategy, are discussed. The synthesis methods and their technical aspects are described comprehensively. The role of the ultraviolet (UV) dose (in each excitation pulse) on the photodeposition process is investigated and the optimum values for each composite system are provided.

For a continuous and scalable synthesis of noble-metal-based nanocomposites, a novel photocatalytic reactor is developed and its structure, operation principles, and product quality optimization strategies are described.

Metalik nano tanecikleri tam kontrollü birikimi için sürekli akış Fotokatalitik reaktör

In this work, a novel photocatalytic reactor for the pulsed and controlled excitation of the photocatalyst and the precise deposition of metallic ...

Electrochemical Roughening of Thin-Film Platinum Macro and Microelectrodes

This protocol demonstrates a method for electrochemical roughening of thin-film platinum electrodes without preferential dissolution at grain boundaries of the metal. Using this method, a crack free, thin-film macroelectrode surface with up to 40 times increase in active surface area was obtained. The roughening is easy to do in a standard electrochemical characterization laboratory and incudes the application of voltage pulses followed by extended application of a reductive voltage in a perchloric acid solution. The protocol includes the chemical and electrochemical preparation of both a macroscale (1.2 mm diameter) and microscale (20 &#181;m diameter) platinum disc electrode surface, roughening the electrode surface and characterizing the effects of surface roughening on electrode active surface area. This electrochemical characterization includes cyclic voltammetry and impedance spectroscopy and is demonstrated for both the macroelectrodes and the microelectrodes. Roughening increases electrode active surface area, decreases electrode impedance, increases platinum charge injection limits to those of titanium nitride electrodes of same geometry and improves substrates for adhesion of electrochemically deposited films.

This protocol demonstrates a method for electrochemical roughening of thin-film platinum electrodes without preferential dissolution at grain boundaries. The electrochemical techniques of cyclic voltammetry and impedance spectroscopy are demonstrated to characterize these electrode surfaces.

Ince-Film platin makro ve Mikroelektrotlar elektrokimyasal kaba doldurma

This protocol demonstrates a method for electrochemical roughening of thin-film platinum electrodes without preferential dissolution at grain boundaries ...

A Salt-Templated Synthesis Method for Porous Platinum-based Macrobeams and Macrotubes

The synthesis of high surface area porous noble metal nanomaterials generally relies on time consuming coalescence of pre-formed nanoparticles, followed by rinsing and supercritical drying steps, often resulting in mechanically fragile materials. Here, a method to synthesize nanostructured porous platinum-based macrotubes and macrobeams with a square cross section from insoluble salt needle templates is presented. The combination of oppositely charged platinum, palladium, and copper square planar ions results in the rapid formation of insoluble salt needles. Depending on the stoichiometric ratio of metal ions present in the salt-template and the choice of chemical reducing agent, either macrotubes or macrobeams form with a porous nanostructure comprised of either fused nanoparticles or nanofibrils. Elemental composition of the macrotubes and macrobeams, determined with x-ray diffractometry and x-ray photoelectron spectroscopy, is controlled by the stoichiometric ratio of metal ions present in the salt-template. Macrotubes and macrobeams may be pressed into free standing films, and the electrochemically active surface area is determined with electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry. This synthesis method demonstrates a simple, relatively fast approach to achieve high-surface area platinum-based macrotubes and macrobeams with tunable nanostructure and elemental composition that may be pressed into free-standing films with no required binding materials.

A synthesis method to obtain porous platinum-based macrotubes and macrobeams with a square cross section through chemical reduction of insoluble salt-needle templates is presented.

Gözenekli Platin Bazlı Makrobeamler ve Makrotüpler için Tuz Şablonlu Sentez Yöntemi

The synthesis of high surface area porous noble metal nanomaterials generally relies on time consuming coalescence of pre-formed nanoparticles, followed ...

Localized Bathless Metal-Composite Plating via Electrostamping

Composite plating with particles embedded into the metal matrix can enhance the properties of the metal coating to make it more or less conductive, hard, durable, lubricated or fluorescent. However, it can be more challenging than metal plating, because the composite particles are either 1) not charged so they do not have a strong electrostatic attraction to the cathode, 2) are hygroscopic and are blocked by a hydration shell, or 3) too large to remain stagnate at the cathode while stirring. Here, we describe the details of a bathless plating method that involves anode and cathode nickel plates sandwiching an aqueous concentrated electrolyte paste containing large hygroscopic phosphorescent particles and a hydrophilic membrane. After applying a potential, the nickel metal is deposited around the stagnant phosphor particles, trapping them in the film. The composite coatings are characterized by optical microscopy for film roughness, thickness and composite surface loading. In addition, fluorescence spectroscopy can be used to quantify the illumination brightness of these films to assess the effects of various current densities, coating duration and phosphor loading.

Presented here is a protocol of bathless electroplating, where a stagnant metal salt paste containing composite particles are reduced to form metal composites at high loading. This method addresses the challenges faced by other common forms of electroplating (jet, brush, bath) of embedding composites particles into the metal matrix.

Elektrodamgalama ile Lokalize Banyosuz Metal-Kompozit Kaplama

Composite plating with particles embedded into the metal matrix can enhance the properties of the metal coating to make it more or less conductive, hard, ...

Electrochemical Preparation of Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene) Layers on Gold Microelectrodes for Uric Acid-Sensing Applications

Two different methods for the synthesis of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) on gold electrodes are described, using electropolymerization of 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) monomer in an aqueous and an organic solution. Cyclic voltammetry (CV) was used in the synthesis of PEDOT thin layers. Lithium perchlorate (LiClO4) was used as a dopant in both aqueous (aqueous/acetonitrile (ACN)) and organic (propylene carbonate (PC)) solvent systems. After the PEDOT layer was created in the organic system, the electrode surface was acclimatized by successive cycling in an aqueous solution for use as a sensor for aqueous samples. 
The use of an aqueous-based electropolymerization method has the potential benefit of removing the acclimatization step to have a shorter sensor preparation time. Although the aqueous method is more economical and environmentally friendly than the organic solvent method, superior PEDOT formation is obtained in the organic solution. The resulting PEDOT electrode surfaces were characterized by scanning electron microscopy (SEM), which showed the constant growth of PEDOT during electropolymerization from the organic PC solution, with rapid fractal-type growth on gold (Au) microelectrodes.

Electrochemical Preparation of Poly3,4-Ethylenedioxythiophene Layers on Gold Microelectrodes for Uric Acid-Sensing Applications

We describe aqueous and organic solvent systems for the electropolymerization of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) to create thin layers on the surface of gold microelectrodes, which are used for sensing low molecular weight analytes.

Ürik Asit Algılama Uygulamaları için Altın Mikroelektrotlar Üzerine Poli(3,4-Etilendioksitiofen) Tabakalarının Elektrokimyasal Hazırlanması

Two different methods for the synthesis of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) on gold electrodes are described, using electropolymerization of ...