一个3D共价有机框架与现场形成的Pd纳米颗粒,用于高效的电化学氧降低
Jing-Dong Feng1, Wen-Da Zhang1, Yong Liu1
1Key Laboratory of Synthetic and Biological Colloids, Ministry of Education, School of Chemical and Material Engineering, Jiangnan University, Wuxi, 214122, P. R. China.
Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|August 11, 2023
概括
这项研究开发了一种新的催化剂,使用3D共价有机框架 (COF) 进行高效的氧降解反应 (ORR). 新的催化剂性能优于商业/碳,对燃料电池和金属空气电池显示出前景.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 非贵金属对于燃料电池和金属空气电池中的氧降解反应 (ORR) 电催化剂至关重要.
- 提高这些非催化剂的利用率和效率仍然是一个重大挑战.
- 联有机框架 (COF) 提供了一个有前途的平台,以支持催化剂,因为它们的结构刚性和可调节性质.
研究的目的:
- 开发一种高活性和稳定的ORR电催化剂,使用非贵金属.
- 研究使用3D COF作为支持纳米颗粒 (Pd NPs) 均分散的方法.
- 提高的利用率,以提高ORR性能.
主要方法:
- 在3DCOF中使用域有限方法对基前体进行均加载.
- 带有Pd的COF的热解,在碳基质中形成分散的Pd纳米粒子 (PdNP).
- 催化剂ORR活动,稳定性和金属空气电池设置中的性能的电化学表征.
主要成果:
- 3D COF 结构有效地保持了 Pd NPs 碳化后的形态,确保了均的分布.
- 与商业Pt/C (0.863 V和75 mV dec-1) 相比,由Pd/COF衍生的催化剂表现出更高的半波潜力 (0.906 V) 和Tafel斜率 (70 mV dec-1).
- 与控制组相比,金属空气电池的最大功率密度 (144.0 mW cm−2) 在金属空气电池中实现了显著更高的最大功率密度 (105.1 mW cm−2).
结论:
- 已经证明了在COF中现场制备高度分散的金属催化剂的简单策略.
- 开发的基于Pd的催化剂显示了ORR电催化学的极佳潜力,性能优于商业基准.
- 这项工作为设计用于能源转换设备的先进电催化剂提供了宝贵的见解.
