
陽(yáng)離子交換膜燃料電池可能作為氫能器件的代替。但是堿性電解液的氫氧化反應(yīng)速率非常緩慢,這嚴(yán)重阻礙陽(yáng)離子交換膜燃料電池的發(fā)展。
有鑒于此,香港科技大學(xué)邵敏華、寧波東方理工學(xué)院M. Danny Gu等報(bào)道通過(guò)在不同煅燒溫度還原Pt和Ru,從而得到核殼結(jié)構(gòu)并且尺寸<3 nm的Pt@Ru納米粒子催化劑,表現(xiàn)優(yōu)異的氫氧化性能。
主要內(nèi)容:
(1)
這種通過(guò)不同煅燒溫度的合成方法避免復(fù)雜的反應(yīng)步驟,避免了需要使用有機(jī)合成的問(wèn)題,合成的核殼結(jié)構(gòu)原子來(lái)源能夠追溯。合成的Pt@Ru電催化劑的尺寸僅為~2.5 nm,電化學(xué)表面積高達(dá)166.66 m2 gPt+Ru-1,根據(jù)(Pt+Ru)標(biāo)定的交換電流密度分別達(dá)到Pt/C的8.0倍和5.8倍,這個(gè)催化活性是目前見(jiàn)諸報(bào)道的旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極最好的結(jié)果。
(2)
將Pt@Ru電催化劑組裝到膜電極器件中,實(shí)現(xiàn)了高達(dá)1.78 W cm-2的峰值功率密度(0.152 mgPt+Ru cmanode–2),該性能比PtRu/C的性能(1.62 W cm–2, 0.211 mgPt+Ru cmanode–2)更好。
這種優(yōu)異的催化活性來(lái)自Ru向Pt的電子轉(zhuǎn)移,以及超小尺寸的納米粒子能夠改善催化反應(yīng)的傳質(zhì)。這項(xiàng)工作展示了一種通過(guò)簡(jiǎn)單浸漬方法合成超小尺寸核殼納米催化劑的方法,有助于理解PtRu納米粒子以及其他原子結(jié)構(gòu)不規(guī)則的合金納米粒子原子結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)
Fei Yang, Yian Wang, Yingdan Cui, Xuming Yang, Yuanmin Zhu, Catherine M. Weiss, Menghao Li, Guangyu Chen, Yushan Yan, M. Danny Gu*, and Minhua Shao*, Sub-3 nm Pt@Ru toward Outstanding Hydrogen Oxidation Reaction Performance in Alkaline Media, J. Am. Chem. Soc. 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c08908
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08908