通过在Pt集群/MXene接口上的高氧度实现了超高稳定的甲醇氧化
Jiexin Zhu1, Lixue Xia2, Ruohan Yu1
1State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, Hubei, P. R. China.
在Ti3C2Tx MXene球上固定的 (Pt) 催化剂表现为直接甲醇燃料电池的优越性能. 这种新型催化剂为甲醇氧化反应提供了增强的活性,稳定性和CO中毒耐受性.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 催化剂
背景情况:
- 直接甲醇燃料电池 (DMFC) 需要高效的阳极催化剂来氧化甲醇.
- (Pt) 催化剂面临的挑战包括活性位点中毒,弱支持相互作用和溶解,限制了它们的性能.
- MXenes,特别是Ti3C2Tx,是金属催化剂的有希望的支物.
研究的目的:
- 为DMFC开发一种稳定且高活性的基于Pt的阳极催化剂.
- 研究3D缩Ti3C2TxMXene支在增强Pt催化剂性能中的作用.
- 了解电催化活性和稳定性的机制.
主要方法:
- 使用喷雾干燥工艺制造具有Ti空隙的3D缩Ti3C2TxMXene球.
- 在Ti3C2Tx支上固定Pt集群以形成Pt集群/Ti3C2Tx (Ptc/Ti3C2Tx).
- 对甲醇氧化反应 (MOR) 和其他酒精氧化反应的Ptc/Ti3C2Tx的电催化评估.
- 现场光谱和理论计算以阐明催化机制.
主要成果:
- Ptc/Ti3C2Tx催化剂显著增强了MOR活性,包括低过量的潜能和对CO中毒的高容忍度.
- 在3000分钟后实现了7.32A mgPt-1的记录质量活动,并保持了42%的电流密度
- 在现场的研究和计算显示,电场诱导的排斥在接口加速COAD的氧化.
- 在乙醇,乙烯糖醇和糖醇氧化反应中表现出可比的活性和稳定性.
结论:
- 具有Ti空隙的3D缩Ti3C2TxMXene球提供了有效的Pt催化剂封闭平台,克服了性能限制.
- 对于MOR和其他酒精氧化反应,Ptc/Ti3C2Tx催化剂具有卓越的电催化性能和稳定性.
- 这项工作为设计燃料电池及其他先进催化剂提供了一个有前途的策略.
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