We prepared platinum nanostructures on epitaxial graphene layers (EGLs) generated via the thermal annealing of SiC(0001) substrates [Pt/EGLs/SiC(0001)], and the oxygen reduction reaction (ORR) properties were investigated. 4H_ and 6H_SiC(0001) substrates were annealed at 1600 °C in a vacuum to generate EGLs through the sublimation of Si atoms from the Si-terminated SiC(0001) substrate surfaces. Subsequently, a 1.2 nm thick Pt layer was vacuum-deposited on the EGLs/SiC(0001) surfaces at 10−8 Pa to synthesize Pt/EGLs/SiC(0001) nanostructures. Furthermore, the Pt nanostructures were fabricated separately on a 500 eV hydrogen-ion-beam (H2+-beam) irradiated EGL/6H_SiC(0001) [Pt/H2+-EGLs/SiC(0001)]. The ORR properties of the three vacuum-synthesized Pt/EGLs/SiC(0001) samples were evaluated, and the Pt/H2+-EGLs/SiC(0001) surface revealed improved electrochemical structural stability, that is, enhanced ORR durability relative to the non-H2+-irradiated Pt/EGLs/SiC(0001) surfaces.
REFERENCES
1.
A.
Merkoçi
, 2D Mater.
7
, 040401
(2020
). 2.
A.
Barman
, S.
Wang
, O.
Hellwig
, A.
Berger
, E. E.
Fullerton
, and H.
Schmidt
, J. Appl. Phys.
101
, 09D102
(2007
). 3.
H. X.
Wei
, Q. H.
Qin
, Z. C.
Wen
, X. F.
Han
, and X. G.
Zhang
, Appl. Phys. Lett.
94
, 172902
(2009
). 4.
G.
Winkler
, A.
Kobs
, A.
Chuvilin
, D.
Lott
, A.
Schreyer
, and H. P.
Oepen
, J. Appl. Phys.
117
, 105306
(2015
). 5.
J.
Yu
, J.
Li
, W.
Zhang
, and H.
Chang
, Chem. Sci.
6
, 6705
(2015
). 6.
N.
Mounet
et al., Nat. Nanotechnol.
13
, 246
(2018
). 7.
M.
Le Ster
, T.
Märkl
, and S. A.
Brown
, 2D Mater.
7
, 011005
(2020
). 8.
M.
Shaker
, R.
Riahifar
, and Y.
Li
, FlatChem
22
, 100171
(2020
). 9.
Z.
Zhao
, C.
Chen
, Z.
Liu
, J.
Huang
, M.
Wu
, H.
Liu
, Y.
Li
, and Y.
Huang
, Adv. Mater.
31
, 1808115 (2019
). 10.
X.
Ren
, Q.
Lv
, L.
Liu
, B.
Liu
, Y.
Wang
, A.
Liu
, and G.
Wu
, Sustain. Energy Fuels
4
, 15
(2020
). 11.
M.
Blal
, A.
Benatiallah
, A.
NeÇaibia
, S.
Lachtar
, N.
Sahouane
, and A.
Belasri
, Energy
168
, 182
(2019
). 12.
B. G.
Pollet
, S. S.
Kocha
, and I.
Staffell
, Curr. Opin. Electrochem.
16
, 90
(2019
). 13.
M.
Matsumoto
, T.
Miyazaki
, and H.
Imai
, J. Phys. Chem. C
115
, 11163
(2011
). 14.
A.
Pavlišič
, P.
Jovanovič
, V. S.
Šelih
, M.
Šala
, N.
Hodnik
, and M.
Gaberšček
, J. Electrochem. Soc.
165
, F3161
(2018
). 15.
L.
Pan
, S.
Ott
, F.
Dionigi
, and P.
Strasser
, Curr. Opin. Electrochem.
18
, 61
(2019
). 16.
Y.
Shao-Horn
, W. C.
Sheng
, S.
Chen
, P. J.
Ferreira
, E. F.
Holby
, and D.
Morgan
, Top. Catal.
46
, 285
(2007
). 17.
N.
Markovic
, H.
Gasteiger
, and P. N.
Ross
, J. Electrochem. Soc.
144
, 1591
(1997
). 18.
A. S.
Bandarenka
, H. A.
Hansen
, J.
Rossmeisl
, and I. E. L.
Stephens
, Phys. Chem. Chem. Phys.
16
, 13625
(2014
). 19.
R.
Jinnouchi
, A.
Nagoya
, K.
Kodama
, and Y.
Morimoto
, J. Phys. Chem. C
119
, 16743
(2015
). 20.
L.
Dubau
, L.
Castanheira
, G.
Berthomé
, and F.
Maillard
, Electrochim. Acta
110
, 273
(2013
). 21.
L.
Castanheira
, W. O.
Silva
, F. H. B.
Lima
, A.
Crisci
, L.
Dubau
, and F.
Maillard
, ACS Catal.
5
, 2184
(2015
). 22.
T.
Nagaoka
, K.
Kita
, and N.
Kondo
, J. Ceram. Soc. Jpn.
123
, 685
(2015
). 23.
Z.
Xia
, S.
Wang
, L.
Jiang
, H.
Sun
, F.
Qi
, J.
Jin
, and G.
Sun
, J. Mater. Chem. A
3
, 1641
(2015
). 24.
D.
Schonvogel
, J.
Hülstede
, P.
Wagner
, A.
Dyck
, C.
Agert
, and M.
Wark
, J. Electrochem. Soc.
165
, F3373
(2018
). 25.
W.
Norimatsu
and M.
Kusunoki
, Chem. Phys. Lett.
468
, 52
(2009
). 26.
W.
Norimatsu
and M.
Kusunoki
, Phys. Chem. Chem. Phys.
16
, 3501
(2014
). 27.
Y.
Iijima
, Y.
Takahashi
, K. I.
Matsumoto
, T.
Hayashi
, N.
Todoroki
, and T.
Wadayama
, J. Electroanal. Chem.
685
, 79
(2012
). 28.
M.
Asano
, R.
Kawamura
, R.
Sasakawa
, N.
Todoroki
, and T.
Wadayama
, ACS Catal.
6
, 5285
(2016
). 29.
T.
Wadayama
, N.
Todoroki
, Y.
Yamada
, T.
Sugawara
, K.
Miyamoto
, and Y.
Iijama
, Electrochem. Commun.
12
, 1112
(2010
). 30.
S.
Trasatti
and O. A.
Petrii
, Pure Appl. Chem.
63
, 711
(1991
). 31.
Z. H.
Ni
, W.
Chen
, X. F.
Fan
, J. L.
Kuo
, T.
Yu
, A. T. S.
Wee
, and Z. X.
Shen
, Phys. Rev. B
77
, 115416
(2008
). 32.
D. S.
Lee
, C.
Riedl
, B.
Krauss
, K.
Von Klitzing
, U.
Starke
, and J. H.
Smet
, Nano Lett.
8
, 4320
(2008
). 33.
M.
Bonelli
, A.
Miotello
, P.
Mosaner
, C.
Casiraghi
, and P. M.
Ossi
, J. Appl. Phys.
93
, 859
(2003
). 34.
S.
Ushio
, A.
Yoshii
, N.
Tamai
, N.
Ohtani
, and T.
Kaneko
, J. Cryst. Growth
318
, 590
(2011
). 35.
P.
Khanra
, C. N.
Lee
, T.
Kuila
, N. H.
Kim
, M. J.
Park
, and J. H.
Lee
, Nanoscale
6
, 4864
(2014
). 36.
G.
Ferro
and D.
Chaussende
, Sci. Rep.
7,
43069
(2017
). 37.
D.
Ferrah
, J.
Penuelas
, C.
Bottela
, G.
Grenet
, and A.
Ouerghi
, Surf. Sci.
615
, 47
(2013
). 38.
C.
Riedl
, C.
Coletti
, T.
Iwasaki
, A. A.
Zakharov
, and U.
Starke
, Phys. Rev. Lett.
103
, 246804
(2009
). 39.
C.
Riedl
, C.
Coletti
, and U.
Starke
, J. Phys. D: Appl. Phys.
43
, 374009
(2010
). 40.
W. A.
De Heer
, C.
Berger
, M.
Ruan
, M.
Sprinkle
, X.
Li
, Y.
Hu
, B.
Zhang
, J.
Hankinson
, and E.
Conrad
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
108
, 16900
(2011
). 41.
J.
Robinson
et al., ACS Nano
4
, 153
(2010
). 42.
M.
Kusunoki
, W.
Norimatsu
, J.
Bao
, K.
Morita
, and U.
Starke
, J. Phys. Soc. Jpn.
84
, 121014
(2015
). 43.
N.
Markovic
, M.
Hanson
, G.
McDougall
, and E.
Yeager
, J. Electroanal. Chem. Interf. Electrochem.
214
, 555
(1986
). 44.
J.
Roth
and C.
García-Rosales
, Nucl. Fusion
36
, 1647
(1996
). 45.
M.
Balden
and J.
Roth
, J. Nucl. Mater.
280
, 39
(2000
). 46.
F.
Fromm
, M. H.
Oliveira
, A.
Molina-Sánchez
, M.
Hundhausen
, J. M. J.
Lopes
, H.
Riechert
, L.
Wirtz
, and T.
Seyller
, New J. Phys.
15
, 043031 (2013
). 47.
G.
Katagiri
, H.
Ishida
, and A.
Ishitani
, Carbon
26
, 565
(1988
). 48.
M.
Homa
, N.
Sobczak
, J. J.
Sobczak
, A.
Kudyba
, G.
Bruzda
, R.
Nowak
, D.
Giuranno
, K.
Pietrzak
, and M.
Chmielewski
, J. Mater. Eng. Perform.
27
, 4140
(2018
). © 2022 Author(s). Published under an exclusive license by the AVS.
2022
Author(s)
You do not currently have access to this content.
