AEM组分偏析耦合结晶无定形异质结催化乙醇电氧化

小夏 科学 更新 2024-03-05

长期以来,直接乙醇燃料电池(DEFCS)一直被认为是有前途的便携式能源生产设备。 目前,提高DEFC效率的研究主要局限于铂(Pt)和钯(PD)纳米材料,它们表现出良好的催化活性。 乙醇氧化(EOR)涉及12个电子通过C-C键断裂转移,并且已经做出了广泛的努力来提高PT PD基催化剂对EOR的催化效率。 然而,Pt和PD本身具有C-C键裂解效率低、氧亲和力低、对有毒中间体吸附能力强等特点,这促使了不依赖Pt和Pd的高性能EOR催化剂的开发。 在可能的替代品中,铑(Rh)在EOR工艺中具有更强的C-C键断裂能力,但目前对Rh基催化剂的结构组成设计和催化机理的研究有限,因此其EOR性能仍不尽如人意。

最近夏宝玉,华中科技大学陈宇,陕西师范大学合成了一种具有富RhBi结晶非晶异质结的自支撑超薄Rhcubi三金属烯(RhCuBi),该材料独特的结晶非晶异质结提供了大量高活性界面位点,并表现出优异的EOR性能。 实验结果表明,Rhcubi TMEs表现出高达43.的EOR C1途径与商业PT和PD参比催化剂的比较选择性为 3%,初始氧化电位分别降低 130 mV 和 150 mV,在 0EOR质量活性分别在68 VRHE时增强6 次和 35次。

此外,RhCuMi TEM的EOR稳定性还因Rh的内在高氧亲和力和Rh Cu(OH)x Bi(OH)Y界面的原位形成而得到进一步增强。 FTIR、原位ATR-IR和理论计算表明,乙醇在Rhcubi TMEs催化剂表面的增强吸附和CH3Co*在表面的氧化方向对提高EOR起着决定性作用。 RhBi合金,特别是晶格拉伸的结晶非晶态界面位点,有利于乙醇的吸附活化和CH3Co*脱氢到C1途径,从而加速EOR反应动力学,增强反应活性。 总的来说,Rhcubi TMEs材料优异的EOR性能和高电化学还原性能进一步凸显了RH基纳米材料在能源电催化和醇燃料技术中的潜在应用前景。

rhcubi trimetallenes with composition segregation coupled crystalline-amorphous heterostructure toward ethanol electrooxidation. advanced energy materials, 2024. doi: 10.1002/aenm.202400112

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