用于氫氧化反應(HOR)的PtRu基催化劑存在效率低、CO中毒和在高電位下過度氧化的問題。
有鑒于此,廈門大學黃小青教授、韓佳甲助理教授、中國海洋大學李雷剛副教授等采用非晶化策略制備非晶態SrRuPtOxHy納米帶(a-SrRuPtOxHy NBs)。由于其特殊的非晶態結構,a-SrRuPtOxHy NBs優化了中間體(H和OH)的吸附,增加了活性位點的數量,大大減弱了CO中毒,增強了抗氧化能力。
a-SrRuPtOxHy NB顯示出優異的HOR性能,質量活性達到7.3 A/mgPt+Ru,是SrRuPt(OH)x的23倍,是商用PtRu/C的5倍,并且具有持久的穩定性。此外,在0.05mgPt+Ru/cm2的低負載量,a-SrRuPtOxHy NBs的峰值功率密度為750 mW/cm2,比功率為14.8 W/mgPt+Ru,性能超過了許多已報道的HOR催化劑。
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機理研究表明,Pt和Ru以氧化物/氫氧化物的形式存在,a-SrRuPtOxHy NBs中的H參與了HOR。從頭算分子動力學模擬(AIMD)和DFT計算模擬的結果表明,a-SrRuPtOxHy NBs具有三種催化機理,都表現出非常低的催化反應能壘,HOR反應效率顯著提高。這項工作為設計高性能的燃料電池催化劑提供了一種新策略。
參考文獻
Siyu Liu, Shangheng Liu, Jingliang Bao, Zhongliang Huang, Licheng Wei, Nanjun Chen, Zhiwei Hu, Wei-Hsiang Huang, Chih-Wen Pao, Qingyu Kong, Jiajia Han, Leigang Li, Xiaoqing Huang, Optimized Adsorption of Had and OHad over Amorphous SrRuPtOxHy Nanobelts towards Efficient Alkaline Fuel Cell Catalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202421013