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范凤茹&田中群&李剑锋等人JACS:Au@Pd@Ru高效催化HOR,助力AEMFCs
来源: 时间:2023-06-28 09:13:25 浏览:2397次

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

通讯作者:范凤茹教授、李剑锋教授、田中群院士和Zi-Ang Nan

通讯单位:厦门大学

DOI: 10.1021/jacs.3c02604



研究背景

氢氧化反应(HOR)是阴离子交换膜燃料电池(AEMFCs)中的一个基本反应,在碱性条件下受到Volmer步骤M-Had + OH- → M + H2O +e-的动力学限制。Ru是成为Pt基催化剂的潜在替代品,同时Ru比Pt更具亲氧性,在较低的阳极电位下优先形成Ru-OHad,使得在阳极电位范围内难以保持无氧化表面以结合Had中间体,导致HOR活性大幅降低。因此,迫切需要新的策略来解决阳极电位范围内Ru活性不足的问题。

基于此,厦门大学范凤茹教授、田中群院士和李剑锋教授等人报道了利用在Au@Pd核-壳纳米颗粒上生长的Ru单层(Au@Pd@Ru)作为碱性条件下的HOR催化剂,具有与Pt相当的高活性以及优异的CO耐受性。



文章要点

1、作者提高了Ru金属在氢氧化反应(HOR)电位范围内的催化活性,改善Ru因亲氧性而导致的活性不足的问题。

2、通过SERS与原位XRD、电化学表征以及DFT计算,作者详细研究了活性提高的潜在机制。该工作加深了对HOR机理的认识,为先进电催化剂的合理设计提供了新的思路。



图文展示

图1. Au@Pd@Ru的结构和HOR机理示意图

图2.催化剂的结构表征

图3.催化剂的电化学反应

图4.原位SERS光谱

图5.在Ru/Pd/Au上HOR的DFT计算


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