--/-芯/外纳米板实现直接酸氧化催化的完整脱路径
Xinrui Hu1, Zhengyi Xiao1, Weizhen Wang2
1State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces, College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China.
我们开发了新的--/-核心/外纳米板,用于直接酸燃料电池中的高活性和选择性酸氧化反应 (FAOR). 这些催化剂的性能远远超过商业选择,为商业化铺平了道路.
科学领域:
- 电化学
- 材料科学
- 催化剂
背景情况:
- 开发用于酸氧化反应 (FAOR) 的有效催化剂对于直接酸燃料电池 (DFAFC) 至关重要.
- 对 (Pt) 基催化剂来说,实现直接脱途径的高活性和选择性仍然是一个重大挑战.
- 碳中毒和低选择性阻碍了当前FAOR催化剂的性能.
研究的目的:
- 设计和合成基于Pt的新型核心/外纳米板,以提高FAOR.
- 在膜电极组件 (MEA) 中研究这些新催化剂的催化活性,选择性和耐用性.
- 阐明结构与活动的关系以及性能改善的机制.
主要方法:
- 表面不均的PtPbBi/PtBi核心/外纳米板 (NP) 的合成.
- 电化学表征包括循环电压测量和时电压测量.
- 现场里叶变换光谱 (FTIR) 和X射线吸收光谱 (XAS) 用于机械研究.
- 在单个直接酸燃料电池 (DFAFC) 装置中进行测试.
主要成果:
- PtPbBi/PtBiNP表现出前所未有的特异性和质量活动 (25.1 mA cm−2和7.4 A mgPt−1),明显超过商业Pt/C.
- 催化剂对直接脱途径具有很高的选择性,并且具有较弱的二氧化碳吸附.
- 在DFAFC中实现了161.5 mW cm-2的峰值功率密度,在10小时内具有良好的稳定性.
- 现场光谱研究显示PtPbBi和PtBi之间的电子相互作用,而PtBi外有效地减轻了CO中毒.
结论:
- 开发的PtPbBi/PtBi核心/外纳米板是FAOR高度活跃和选择性的催化剂.
- 独特的核心/外结构和组成促进了直接脱的途径,并提高了催化剂对CO的耐受性.
- 这些发现代表了DFAFC的催化剂设计的重大进步,证明了100%的直接反应选择性和商业化潜力.
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