增强燃料电池性能的原子间排序超细Pt合金纳米颗粒的氧气空隙介导合成
Fantao Kong1,2, Yifan Huang1, Xu Yu1
1State Key Lab of High Performance Ceramics and Superfine Microstructure, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, P. R. China.
Journal of the American Chemical Society
|October 22, 2024
概括
我们开发了一种新方法,用于在燃料电池中合成高排序的基于的金属间纳米粒子, 以提高催化剂活性和耐久性.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 纳米技术
背景情况:
- 在质子交换膜燃料电池中,以为基础的金属间化合物是氧降解反应 (ORR) 的有前途的催化剂.
- 控制有序的超细金属间纳米颗粒的合成存在挑战.
研究的目的:
- 开发一种基于Pt的有序金属间纳米粒子的新合成策略.
- 提高这些纳米颗粒的催化活性和耐用性.
主要方法:
- 通过机械合金的氧空介导原子扩散策略.
- 纳米芯/外结构与有序的金属间芯和Pt外的合成.
- 扩展到多元件 PtM 系统 (M = Co,FeCo,FeCoNi,FeCoNiGa).
主要成果:
- 实现了原子间有序的 PtM 核心和 Pt (2-3 个原子层).
- 显示出优异的ORR活性 (1.28A mgPt-1 在0.9V) 和耐用性 (> 50小时).
- 确立了氧气空缺与有序金属间催化剂的形成之间的相关性.
结论:
- 拟议的方法可以大规模生产高度排序的,纳米尺寸的Pt分散的金属间催化剂.
- 核心/外结构和电子丰富提高了ORR性能.
- 这种方法为设计先进的燃料电池催化剂提供了总体策略.
