黄晓青 黄黎明 杨黎明 纳米字母 增强电催化氧还原的多金属钯合金

小夏 科学 更新 2024-02-01

燃料电池可直接将化学能转化为电能,具有高效环保等优点。 氧还原反应(ORR)作为燃料电池中的阴极反应,是一种动力学缓慢的多电子、多步骤反应,在燃料电池的实际应用中起着至关重要的作用。 PT基催化剂已被用作催化ORR的有效催化剂,但其稀缺性和高成本限制了其大规模使用。 近年来,PD基纳米材料因其相似的电子结构、可比的性能以及更高的甲醇和CO耐受性,已成为PT基电催化剂在ORR中的替代品之一。 因此,亟需合理设计和开发具有显著增强ORR性能的高效PD基电催化剂,以进一步推动PD基催化剂在ORR中的规模化应用。

最近黄晓青,厦门大学杨黎明,华中科技大学已经报道了通过引入磷(P)制备非晶态PD基纳米材料的一般策略。 通过这种方法,研究人员成功地获得了各种基于PD的多金属纳米材料,其中包含一种到五种不同金属元素的非晶态结构。 与相应的结晶PD基纳米颗粒相比,无定形PD基纳米颗粒具有更高的氧还原反应(ORR)活性和耐久性。 具体来说,PD NPS(0134 A mgpd-1 和 284%),二元P-PD NPS的ORR质量活性增强359 次 (0.)481 A mgPD-1)和活性衰减程度降低(15。9%)。

当金属组分进一步延伸时,五元p-pdcuniinsn纳米颗粒的质量活度高达104 活性衰减可忽略不计的 mgpd-1 (1.)8%),远优于结晶PDCUNIINN纳米颗粒(0596 A mgPD-1 和 144%)和PD纳米颗粒。此外,理论计算表明,P诱导的金属组分非晶化和膨胀都降低了RDS中的ΔGMAX,并且这两种效应的协同作用降低了RDS中的ΔGMAX,导致催化活性显著增加。 综上所述,本工作展示了制备具有较大ORR性能的非晶纳米材料的一般策略,并为燃料电池反应高效催化剂的设计提供了指导。

amorphization activated multimetallic pd alloys for boosting oxygen reduction catalysis. nano letters, 2024. doi: 10.1021/acs.nanolett.3c04045

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