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科研進(jìn)展

青海鹽湖所在新型功能納米材料領(lǐng)域取得新進(jìn)展?

發(fā)表日期:2024-12-19科技處來(lái)源:青海鹽湖研究所放大 縮小

甲醇、乙醇等儲能小分子作為燃料的直接醇類(lèi)燃料電池,具有能量密度高、工作溫度低、環(huán)境友好、燃料儲存和填充方便等優(yōu)點(diǎn)。電催化劑作為電催化反應的核心,對提高燃料電池的效率起著(zhù)重要作用。然而,目前開(kāi)發(fā)的催化劑大多動(dòng)力學(xué)遲緩,并涉及多電子轉移過(guò)程的陽(yáng)極醇氧化反應。以Pt和Pd為代表的鉑族金屬表現出良好的催化效果,但在提高其固有活性和穩定性的同時(shí)還需要進(jìn)一步降低成本。多孔納米結構可進(jìn)一步增加比表面積和孔體積,從而最大限度地提高反應物分子的有效傳質(zhì)能力和納米級電催化劑內的電子遷移率。因此,調控超薄鉑基或鈀基合金的孔隙,有望成為最大化本征催化活性和穩定性的新途徑。

本研究創(chuàng )制了一系列具有可調成分的多孔PdPtNi納米片(圖1),在堿性電解質(zhì)中實(shí)現了對甲醇和乙醇氧化反應的高效電催化。得益于超薄結構、豐富的臺階原子和優(yōu)化的電子結構,優(yōu)化后的Pd45Pt42Ni13/C的MOR質(zhì)量活性和比活性分別達16.2 A mg PGM-1和12.7 mA cm-2,遠高于商業(yè)Pt/C和其他PdPt基催化劑?。▓D2)。研究還證實(shí)了多孔PdPtNi納米片可作為高效的陽(yáng)極醇氧化反應電催化劑,表明其在多電子轉移陽(yáng)極醇氧化反應電催化中的多功能性。通過(guò)最大限度地增加電催化活性位點(diǎn)的數量和提高單個(gè)位點(diǎn)的內在催化活性,通過(guò)在超薄Pt或Pd基納米結構中引入孔隙,實(shí)現了陽(yáng)極醇氧化反應電催化性能的顯著(zhù)提升,為直接醇類(lèi)燃料電池提供了一類(lèi)高性能的陽(yáng)極催化劑。

研究結果以“Ultrathin porous PdPtNi nanosheets as efficient electrocatalysts for alcohol oxidation reactions”為題發(fā)表在Chemical Engineering Journal期刊(中國科學(xué)院一區TOP)。中國科學(xué)院青海鹽湖研究所為第一完成單位,裴陵君為第一作者,劉虎研究員為主要通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金面上項目(52271189)資助。

文章鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724005989

多孔PdPtNi納米片的制備及形貌表征

多孔PdPtNi納米片和商業(yè)Pt/C在含0.5 M乙醇的0.1 M KOH電解質(zhì)中的EOR電催化性能

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