蘇州納米所徐勇團(tuán)隊(duì)合作Angew. Chem. Int. Ed.:RuCu上外延Pt的三元中空納米籠助理高效氫氧化反應(yīng)
釕(Ru)作為氫氧化反應(yīng)(HOR)的最佳候選材料之一,在陰離子交換膜燃料電池(AEMFCs)中引起了廣泛的關(guān)注,但由于其具有很強(qiáng)的氫氧根親和性,在堿性條件下動力學(xué)緩慢。
基于此,中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所徐勇研究員團(tuán)隊(duì)、廈門大學(xué)黃小青團(tuán)隊(duì)、常熟理工學(xué)院耿洪波教授合作報(bào)道了在RuCu上外延Pt的三元中空納米籠(Pt-RuCu NCs)作為高效的HOR催化劑,并將其應(yīng)用于AEMFCs。結(jié)合X射線光電子能譜(XPS)、X射線吸收能譜(XAS)、原位傅立葉變換紅外光譜(FTIR)和密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明,優(yōu)化后的Pt8.7-RuCu NCs/C上的電子從Pt轉(zhuǎn)移到Ru,改變了電子性質(zhì)并調(diào)節(jié)了H*和OH*的吸附特性,從而顯著提高了HOR性能。
測試結(jié)果表明,優(yōu)化后的Pt8.7-RuCu NCs/C的質(zhì)量活性為5.91 A mgPt+Ru-1,分別是RuCu NCs/C(1.38 A mgPt+Ru-1)、PtRu/C(1.83 A mgPt+Ru-1)和Pt/C(0.37 A mgPt-1)的4.2倍、3.2倍和15.9倍。更重要的是,AEMFC在電流密度為3.35 A cm-2時(shí),比峰值功率密度達(dá)到15.9 W mgPt+Ru-1,顯著高于大多數(shù)PtRu-基燃料電池。本工作提出了一種高效的催化劑用于堿性HOR和AEMFCs,將引起化學(xué)、材料和能源等多個(gè)領(lǐng)域的研究人員的興趣。
相關(guān)工作以Hollow Pt-Encrusted RuCu Nanocages Optimizing OH Adsorption for Efficient Hydrogen Oxidation Electrocatalysis為題發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition期刊上。

圖1. 合成與形貌表征

圖2. 催化性能

圖3. XPS、XANES和EXAFS光譜表征

圖4. 原位FTIR光譜表征

圖5. DFT計(jì)算
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