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?北化工Small:PtCuRu納米花用于高效燃料電池電催化

本文利用一鍋法合成PtCuRu納米花(PtCuRu NFs)。

?北化工Small:PtCuRu納米花用于高效燃料電池電催化
通過合理的結構設計提高鉑(Pt)基合金的催化活性,是解決直接乙醇燃料電池遲緩動力學的關鍵。基于此,北京化工大學王潔欣教授(通訊作者)等人報道了一種簡便的策略,利用一鍋法合成PtCuRu納米花(PtCuRu NFs)。優化的Pt0.68Cu0.18Ru0.14 NFs表現出優異的電催化性能、優異的抗中毒性能和耐用性。其中,甲醇氧化反應(MOR)的比活度(7.65 mA cm-2)和乙醇氧化反應(EOR)(7.90 mA cm-2),分別是商用Pt/C的6.0和7.1倍。
?北化工Small:PtCuRu納米花用于高效燃料電池電催化
通過DFT計算,作者研究了PtCuRu NFs中多個活性位點對MOREOR的影響。合金表面顯示出較少的CO電荷積累和較低的吸附強度(-0.51 eV)比純Pt表面(-0.76 eV),表明有毒中間體CO更容易在合金表面解吸。合金和OH之間的吸附能(0.83 eV)低于純Pt(1.05 eV),表明吸附更強。這些結果是因為Ru作為一種親氧金屬有助于吸附含氧物種(OH),可促進Pt位點上的COad的氧化和去除,并有效增強MOR和EOR的電催化活性和抗中毒能力。
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純Pt表面具有占據的d-π軌道,而合金表面具有較小的d-π軌道,證明合金化可以削弱CO和金屬表面之間的相互作用。Cu和Ru的加入使樣品的d帶中心升高(-1.98 eV),比純Pt更接近費米能級(-2.37 eV)。因此,反鍵態將被推向更高的水平,從而導致OH吸附強度的增強。結果表明,PtCuRu-NFs提高了中間體OH的吸附能力,加速了有毒CO的氧化和解吸。
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PtCuRu Nanoflowers with Ru-Rich Edge for Efficient Fuel-Cell Electrocatalysis. Small., 2022, DOI: 10.1002/smll.202204720.
https://doi.org/10.1002/smll.202204720.

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