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厦大黄小青/卜令正JACS：100%选择性！PtPbBi/PtBi NPs助力DFAFC！

来源：时间：2023-07-06 10:22:13 浏览：1130次

第一作者：Xinrui Hu、Zhengyi Xiao和Weizhen Wang

通讯作者：黄小青教授和卜令正副教授

通讯单位：厦门大学

DOI: 10.1021/jacs.3c00262

研究背景

设计高性能、高选择性的铂（Pt）基甲酸氧化反应（FAOR）催化剂，有助于直接甲酸燃料电池（DFAFC）的发展，但还十分具有挑战性。基于此，厦门大学黄小青教授和卜令正副教授（共同通讯作者）等人报道了一类表面不均匀的新型PtPbBi/PtBi核-壳纳米片（PtPbBi/PtBi NPs），可以实现FAOR的高活性和选择性，即使在复杂的膜电极组件（MEA）介质中也具有优异性能。该工作展示了一种高效的Pt基FAOR催化剂，具有100%的直接反应选择性，对推动DFAFC燃料电池的商业化具有重要意义。

文章要点

1、测试发现，FAOR的比活性和质量活性分别为25.1 mA cm^-2和7.4 A mg_Pt^-1，分别是商用Pt/C的156倍和62倍，是目前已报道的FAOR催化剂中活性最高的。同时，在FAOR实验中，它们对CO的吸附极弱，脱氢途径选择性高。

2、此外，PtPbBi/PtBi NPs在单个DFAFC器件中显示出巨大的潜力，最高达到161.5 mW cm^-2的功率密度，并且具有稳定的放电性能（在0.4 V下运行10 h后功率密度衰减率为45.8%）。

3、结合原位FTIR和XAS结果证实，PtPbBi和PtBi之间存在局部电子相互作用。此外，高耐受性的PtBi壳层可以有效抑制CO的产生/吸附，从而实现完全的脱氢反应途径。

图文展示

图1.PtPbBi/PtBi NPs的形态和结构表征

图2.PtPbBi/PtBi NPs的原子级结构分析

图3.PtPbBi/PtBi NPs的FAOR和MEA性能

图4.机理研究

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