ОТЫН ЭЛЕМЕНТТЕРІНЕ АРНАЛҒАН PT–RU/C БИМЕТАЛДЫҚ КАТАЛИЗАТОРЫНЫҢ СИНТЕЗІ, ҚҰРЫЛЫМДЫҚ ЖӘНЕ ЭЛЕКТРОХИМИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ

Мақалада көміртекті тасымалдағышта химиялық тотықсыздандыру арқылы алынған, салмағы 5%Pt, ал Pt:Ru атомдық қатынасы 1:1 болатын биметалдық Pt-Ru/C катализаторының синтезі және кешенді зерттеуі ұсынылған. Материалдың морфологиясы мен құрылымы сканерлеу және трансмиссиялық электронды микроскопияны қолдану арқылы зерттелді, нәтижесінде көміртегі матрицасының бетіне біркелкі таралған, шамамен 2-5 нм өлшемді жоғары дисперсті Pt-Ru нанобөлшектерінің пайда болғаны анықталды. Компоненттердің таралуының элементтік құрамы мен біртектілігі энергия-дисперсиялық спектроскопия арқылы расталды. Катализатордың фазалық құрамы рентгендік дифракция әдісі арқылы зерттелді, оның нәтижелері айқын фазалық сегрегациясыз нанокристалды Pt-Ru құрылымының пайда болғанын көрсетеді. Төмен температуралы азот адсорбция-десорбциясы арқылы анықталған беттік құрылымдық сипаттамалар тиімді масса алмасуын қамтамасыз ететін жоғары меншікті беттік ауданымен кеуектілігі бар дамыған мезокеуекті құрылымның бар екенін көрсетті. Катализатордың электрохимиялыққасиеттері 0,5 М H₂SO₄ ерітіндісіндегі циклдік вольтамперметрияны қолдану арқылы бағаланды. Нәтижелер сутегінің адсорбция-десорбция шыңдарын, сондай-ақ рутений оксиді түрлерінің түзілуін көрсетеді, бұл екі функциялы механизмнің жүзеге асырылуын көрсетеді. Катализатор белсенді фазаның біркелкі дисперсиясы мен дамыған тасымалдағыш бетіне байланысты жоғары электрохимиялық белсенділік пен тұрақтылықты көрсетеді. Осылайша, алынған Pt-Ru/C катализаторы оңтайлы құрылымдық және электрохимиялық қасиеттермен сипатталады, сондай-ақ ол төмен температуралы отын элементтерінде қолдануға арналған тиімді материал болып табылады.

1. Osman S. H., Kamarudin S. K., Shaari N., Zakaria Z. Lowtemperature fuel cell technology development and issues: an overview // Arabian Journal for Science and Engineering. – 2025. – Vol. 50, No. 13. – P. 9675–9688.

2. Din M. A. U., Idrees M., Jamil S., Irfan S., Nazir G., Mudassir M. A., Saidur R. Advances and challenges of methanol-tolerant oxygen reduction reaction electrocatalysts for the direct methanol fuel cell // Journal of Energy Chemistry. – 2023. – Vol. 77. – P. 499–513.

3. Liu P., Xu S. A review of low-temperature proton exchange membrane fuel cell degradation caused by repeated freezing start // International Journal of Hydrogen Energy. – 2023. – Vol. 48, No. 22. – P. 8216–8246.

4. Hu X., Yang B., Ke S., Liu Y., Fang M., Huang Z., Min X. Review and perspectives of carbon-supported platinumbased catalysts for proton exchange membrane fuel cells // Energy & Fuels. – 2023. – Vol. 37, No. 16. – P. 11532–11566.

5. Nie Y., Shi Z., Li B., Meyer Q., Zhao C. Engineering platinum-based alloy catalysts for oxygen reduction reaction in hydrogen fuel cells: A mini-review // Energy & Fuels. – 2025. – Vol. 39, No. 34. – P. 16049–16064.

6. Alonso-Vante N. Parameters affecting the fuel cell reactions on platinum bimetallic nanostructures // Electrochemical Energy Reviews. – 2023. – Vol. 6, No. 1. – P. 3.

7. Liu Z., Ling X. Y., Su X., Lee J. Y. Carbon-supported Pt and PtRu nanoparticles as catalysts for a direct methanol fuel cell // The Journal of Physical Chemistry B. – 2004. – Vol. 108, No. 24. – P. 8234–8240.

8. Li L., Xing Y. Pt−Ru nanoparticles supported on carbon nanotubes as methanol fuel cell catalysts // The Journal of Physical Chemistry C. – 2007. – Vol. 111, No. 6. – P. 2803–2808.

9. Maiyalagan T., Alaje T. O., Scott K. Highly stable Pt–Ru nanoparticles supported on three-dimensional cubic ordered mesoporous carbon (Pt–Ru/CMK-8) as promising electrocatalysts for methanol oxidation // The Journal of Physical Chemistry C. – 2012. – Vol. 116, No. 3. – P. 2630–2638.

10. Zeng J., Francia C., Dumitrescu M. A., Monteverde Videla H., Ijeri V. S., Specchia S., Spinelli P. Electrochemical performance of Pt-based catalysts supported on different ordered mesoporous carbons (Pt/OMCs) for oxygen reduction reaction // Industrial & Engineering Chemistry Research. – 2012. – Vol. 51, No. 22. – P. 7500–7509.

11. Wang D., Zhuang L., Lu J. An alloying-degree-controlling step in the impregnation synthesis of PtRu/C catalysts // The Journal of Physical Chemistry C. – 2007. – Vol. 111, No. 44. – P. 16416–16422.