6080yy新视觉影院,麻花传剧原创mv在线看完整版高清,色欲av人妻天天天久久久欧美

卜令正/黃小青JACS：提高151倍！PtPb/Pt@sub-SbOx NPs催化直接甲酸氧化，助力直接甲酸燃料電池

成果簡介

為促進(jìn)直接甲酸燃料電池（DFAFC）的商業(yè)化，開發(fā)具有高活性和直接途徑的新型直接甲酸氧化（FAOR）催化劑至關(guān)重要。基于此，廈門大學(xué)卜令正副教授和黃小青教授等人報道了一種嵌有亞單層氧化銻表面的金屬間化合物鉑-鉛/鉑納米板（PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs），用于FAOR的高效催化應(yīng)用。測試發(fā)現(xiàn)，PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs可以實(shí)現(xiàn)28.7 mA cm^-2和7.2 A mg_Pt^-1的顯著FAOR比活性和質(zhì)量活性，分別比最先進(jìn)的商業(yè)Pt/C高151倍和60倍。

此外，X射線光電子能譜和X射線吸收光譜結(jié)果共同揭示了表面亞單層SbO_x對局部配位環(huán)境的優(yōu)化，以及電子從Pb和Sb向Pt的轉(zhuǎn)移，驅(qū)動了主要的脫氫過程。表面的亞單層SbO_x可以有效地減弱CO的產(chǎn)生，極大提高了PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs的FAOR性能。本工作通過構(gòu)建獨(dú)特的金屬間化合物核/亞單層殼結(jié)構(gòu)，開發(fā)了一類高性能的Pt基負(fù)極催化劑用于DFAFC。

卜令正/黃小青JACS：提高151倍！PtPb/Pt@sub-SbOx NPs催化直接甲酸氧化，助力直接甲酸燃料電池

研究背景

直接甲酸燃料電池（DFAFC）具有能量密度高、氧化動力學(xué)快、燃料跨界溫和、可用性廣等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有前途的能源裝置。對于其負(fù)極甲酸氧化反應(yīng)（FAOR），大多數(shù)報道的Pt基催化劑存在質(zhì)量活性低和抗中毒能力差的問題。特別是，在此過程中產(chǎn)生的CO與Pt強(qiáng)結(jié)合而占據(jù)了活性位點(diǎn)，直接導(dǎo)致Pt基催化劑失活。因此，開發(fā)具有活性、穩(wěn)定性和抗毒性的Pt基催化劑來提高FAOR效率，從而促進(jìn)DFAFC的實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要。

近年來，科研人員認(rèn)為FAOR有兩種不同的途徑：直接途徑是甲酸（HCOOH）經(jīng)過連續(xù)脫氫步驟生成CO₂；間接途徑是HCOOH脫水生成CO作為反應(yīng)中間體，再進(jìn)一步氧化生成CO₂。間接途徑是一個結(jié)構(gòu)敏感的脫水過程，HCOOH的解離只發(fā)生在連續(xù)的Pt原子上，而直接途徑傾向于在那些孤立的Pt位點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)。

因此，通過打破Pt的連續(xù)狀態(tài)，可有效地抑制有毒CO中間體的生成。具有原子有序特征和明確組成的金屬間化合物納米晶體可通過隔離Pt原子來減少或消除Pt三重態(tài)位點(diǎn)，從而減少CO的產(chǎn)生。同時，通過表面工程吸附原子和沉積原子來減少連續(xù)的Pt位點(diǎn)。因此，結(jié)合金屬間化合物工程和表面工程的優(yōu)勢是一種可行的策略，可實(shí)現(xiàn)對CO產(chǎn)生的大量抑制，并極大提高性能，但目前仍然具有挑戰(zhàn)性。

圖文導(dǎo)讀

合成與表征

作者以Pt(acac)₂、Pb(acac)₂、Sb(Ac)₃為金屬前驅(qū)體，L-抗壞血酸（AA）為還原劑，OAm和1-ODE為溶劑，采用濕化學(xué)方法制備PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs。通過TEM和HAADF-STEM對其形貌表征，合成的六方NPs均勻分散。PXRD和HR-TEM證實(shí)，表面Sb沒有破壞PtPb的內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)，形成金屬間六方相。

放大后HR-TEM圖像看出，邊緣點(diǎn)陣條紋的取向與內(nèi)部點(diǎn)陣條紋的取向明顯不同，證明了核-殼結(jié)構(gòu)的存在。HAADF-STEM-EDX元素映射證實(shí)，Sb主要存在于表面。因此，成功地獲得了由PtPb核、薄Pt殼和表面Sb組成的NPs。

圖1. PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs的形貌和結(jié)構(gòu)表征

圖2. PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs的原子級結(jié)構(gòu)分析

催化性能

FAOR正向掃描曲線顯示，PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs/C顯示出明顯的直接氧化峰，表明直接途徑是主要途徑。值得注意的是，PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs/C的質(zhì)量活度最高，為7.2 A mg_Pt^?1，分別是PtPb/Pt NPs/C和Pt/C的2.9倍和60倍。

CO-解離曲線顯示，PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs/C、PtPb/Pt NPs/C和商用Pt/C的電化學(xué)活性表面積（ECSAs）分別為25.1、27.4和61.4 m²?g_Pt^?1。

通過ECSAs進(jìn)行歸一化，PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs/C的比活度分別為28.7 mA cm^?2，是PtPb/Pt NPs/C（9.1 mA cm^?2）和商用Pt/C（0.19 mA cm^?2）的3.2和151倍，因此PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs/C在所有催化劑中具有最高的質(zhì)量和比活性，甚至優(yōu)于目前已報道的大多數(shù)先進(jìn)的FAOR電催化劑。

經(jīng)過穩(wěn)定性測試，PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs/C具有良好的結(jié)構(gòu)保持能力，遠(yuǎn)優(yōu)于PtPb/Pt NPs/C和商用Pt/C。此外，PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs/C的平均Tafel斜率為122.8 mV dec^?1，低于PtPb/Pt NPs/C和商用Pt/C，表明其對FAOR的動力學(xué)大大增強(qiáng)。

圖3. PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs的FAOR性能

機(jī)理研究

對比PtPb/Pt NPs/C和商用Pt/C，PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs/C中的Pt含量主要以金屬態(tài)存在，且Pt 4f峰進(jìn)一步向較低結(jié)合能轉(zhuǎn)移。而Pb主要以Pb²⁺的形式存在，Pb 4f的峰向更高的結(jié)合能轉(zhuǎn)移。

根據(jù)表面Pt含量分析發(fā)現(xiàn)，PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs/C的Pt⁰含量遠(yuǎn)高于PtPb/Pt NPs/C，表明殼層產(chǎn)生了更多的游離Pt活性位點(diǎn)，進(jìn)一步增強(qiáng)了FAOR活性。結(jié)果表明，表面的亞單層SbO_x產(chǎn)生了更多的自由活性位點(diǎn)，同時表面電子結(jié)構(gòu)的變化促進(jìn)了質(zhì)子結(jié)合和脫氫過程，導(dǎo)致PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs/C的FAOR性能最高。

根據(jù)原位FTIR發(fā)現(xiàn)，在PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs/C中觀察到CO₂的特征峰，而CO的特征峰沒有檢測到，說明FAOR過程主要通過直接途徑進(jìn)行。通過在表面構(gòu)建亞單層SbO_x的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，極大減少連續(xù)Pt位點(diǎn)的數(shù)量，從而抑制CO的形成，促進(jìn)直接途徑，導(dǎo)致PtPb/Pt@sub-SbO_x NPs/C具有優(yōu)越的FAOR性能。

圖4.機(jī)理分析

文獻(xiàn)信息

Sub-Monolayer SbO_x on PtPb/Pt Nanoplate Boosts Direct Formic Acid Oxidation Catalysis. J. Am. Chem. Soc., 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c04580.

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/01/1295635eda/

末成年小嫩xb,嫰bbb槡bbbb槡bbbb,免费无人区码卡密,成全高清mv电影免费观看

卜令正/黃小青JACS：提高151倍！PtPb/Pt@sub-SbOx NPs催化直接甲酸氧化，助力直接甲酸燃料電池

相關(guān)推薦