原子分散的 Zn 和 Ir 对基质和活性站点的协同调节,用于高性能氨氧化
Qikai Shen1,2, Chencheng Dai1,2, Yuan Liu1
1School of Materials Science and Engineering, Nanyang Technological University, 50 Nanyang Avenue, Singapore, 639798, Singapore.
这项研究开发了一种双功能催化剂,可以分离氨激活和基吸附,显著提高直接氨燃料电池的性能. 新型催化剂设计克服了单元系统的局限性,以实现高效的能量转换.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 用于氧化氨的单元催化剂在氨激活和基吸附之间面临着固有的权衡.
- 这限制了它们在多步电化学反应中的效率,例如在直接氨燃料电池中的效率.
研究的目的:
- 设计一个理性设计的,双功能催化剂,在空间上解氨激活和基吸附站点.
- 克服单元系统的局限性,提高直接氨燃料电池的性能.
主要方法:
- 在N,O-化碳 (Zn1/NOC) 上合成原子分散的单个Zn原子,作为专门的*OH吸附点.
- 用 (Ir) 用Pt(100) 纳米立方体进行装饰,以选择性激活NH3.
- 使用AC HAADF-STEM,XPS,XANES和EXAFS进行全面的表征.
- 电化学运动分析,机械谱学和DFT计算.
主要成果:
- Zn1/NOC位点显著降低了OH吸附能量,促进了脱和减少了表面中毒.
- 装饰的Pt立方体增强了NH3解离动力学.
- 双功能催化剂实现了3.80 mA cm−2 PGMs 的特定活性.
- 在直接氨燃料电池中,它达到最大电流密度为200 mA cm−2和峰值功率密度为18 mW cm−2.2.
结论:
- 开发的催化剂在最先进的和单一功能系统上显示出显著的性能改进.
- 这项工作提出了一个可通用的策略,用于设计复杂的电化学反应中的空间脱的活性位点.
- 这些发现为高性能氨燃料电池和相关的能量转换技术铺平了道路.
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