通过聚氧甲和碳点共同增强Pt电催化剂稳定性和氧化反应中的活性进行协同增强
Fei-Yang Yu1, Zhong-Ling Lang2, Xian Wang3
1Macao Institute of Materials Science and Engineering (MIMSE), MUST-SUDA Joint Research Center for Advanced Functional Materials, Macau University of Science and Technology, Macau 999078, China.
Science bulletin
|August 13, 2025
概括
(Pt) 催化剂在氧化反应 (HOR) 期间因氧化和CO中毒而失活,阻碍了质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 应用. 这项研究引入了一种使用聚氧甲酸盐 (POM) 和碳点 (CD) 的新型Pt-SiW12-CDs电催化剂,以提高HOR中的稳定性和活性.
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:
- 基于 (Pt) 的催化剂对于质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 中的氧化反应 (HOR) 至关重要.
- Pt催化剂通过氧化和一氧化碳 (CO) 中毒而失活,限制了PEMFC的效率和寿命.
- 开发稳定和活跃的电催化剂对于推进燃料电池技术至关重要.
研究的目的:
- 设计和合成一种先进的电催化剂,为HOR提供增强的稳定性和活性.
- 研究一种使用聚氧甲 (POMs) 和碳点 (CDs) 的双重保护策略,用于基于Pt的催化剂.
- 阐明新型催化剂性能改善背后的协同机制.
主要方法:
- 在SiW12-CDs基板上分散的Pt集群的合成 (Pt-SiW12-CDs).
- HOR性能的电化学表征,包括质量活动和稳定性测试.
- 先进的表征技术:X射线吸收细结构 (XAFS),短暂光伏 (TPV),短暂电位扫描 (TPS) 和密度函数理论 (DFT) 的计算.
主要成果:
- Pt-SiW12-CDs电催化剂在50mV时实现了10.36A mgPt-1的显著高质量活性,比商业Pt/C.大54倍以上.
- 催化剂表现出令人印象深刻的稳定性和耐受CO中毒的耐受性.
- 机理学研究揭示了SiW12和CDs在增强Pt稳定性和活性方面的协同作用,包括改善质子/电子转移和调节Pt电子结构.
结论:
- 使用POM和CD的双重保护策略有效地减轻了Pt氧化和CO中毒,从而提高了HOR电催化剂的性能.
- 磁盘促进电荷转移并阻碍CO吸附,而SiW12抑制Pt氧化并驱动HOR过程.
- 这种方法为设计用于燃料电池应用的高效和稳定的异质催化剂提供了一个有希望的新方向.


