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                范鳳茹&田中群&李劍鋒等人JACS:Au@Pd@Ru高效催化HOR,助力AEMFCs
                來源: 時間:2023-06-28 09:13:25 瀏覽:2603次

                第一作者:Xianmeng Song、Xiao-Guang Zhang和Yong-Liang Deng

                通訊作者:范鳳茹教授、李劍鋒教授、田中群院士和Zi-Ang Nan

                通訊單位:廈門大學

                DOI: 10.1021/jacs.3c02604



                研究背景

                氫氧化反應(HOR)是陰離子交換膜燃料電池(AEMFCs)中的一個基本反應,在堿性條件下受到Volmer步驟M-Had + OH- → M + H2O +e-的動力學限制。Ru是成為Pt基催化劑的潛在替代品,同時Ru比Pt更具親氧性,在較低的陽極電位下優先形成Ru-OHad,使得在陽極電位范圍內難以保持無氧化表面以結合Had中間體,導致HOR活性大幅降低。因此,迫切需要新的策略來解決陽極電位范圍內Ru活性不足的問題。

                基于此,廈門大學范鳳茹教授、田中群院士和李劍鋒教授等人報道了利用在Au@Pd核-殼納米顆粒上生長的Ru單層(Au@Pd@Ru)作為堿性條件下的HOR催化劑,具有與Pt相當的高活性以及優異的CO耐受性。



                文章要點

                1、作者提高了Ru金屬在氫氧化反應(HOR)電位范圍內的催化活性,改善Ru因親氧性而導致的活性不足的問題。

                2、通過SERS與原位XRD、電化學表征以及DFT計算,作者詳細研究了活性提高的潛在機制。該工作加深了對HOR機理的認識,為先進電催化劑的合理設計提供了新的思路。



                圖文展示

                圖1. Au@Pd@Ru的結構和HOR機理示意圖

                圖2.催化劑的結構表征

                圖3.催化劑的電化學反應

                圖4.原位SERS光譜

                圖5.在Ru/Pd/Au上HOR的DFT計算


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