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在可再生燃料電池的電解和電化學水分解中，析氧反應(OER)都是必不可少的。由于較高的離子(質子)電導率和較少的副反應，酸性環境更有利于OER。然而，可用于酸性溶液(pH<7)的電催化劑是有限的，因為大多數已知的活性化學品在苛刻的酸性條件下是不穩定的。

在這方面，釕(Ru)和銥(Ir)為新型金屬電催化劑，由于其良好的穩定性和高活性而經常被使用，特別是在基于低溫質子交換膜(PEM)的電解槽工作的酸性介質中。但是釕(Ru)和銥(Ir)的低儲量和高昂的價格嚴重限制了其大規模應用。

基于此，比利時魯汶大學張漩、Jan Fransaer、五邑大學張弛和武漢大學王俊等將Co摻入Y_2?xCo_xRu₂O_7?δ以實現在Ru和Co原子之間的e_g軌道電荷重新分布，從而導致催化劑在酸性條件下具有超高的OER活性。

實驗結果表明，在0.5 M H₂SO₄中，優化的Y_1.75Co_0.25Ru₂O_7?δ(YCR)催化劑具有顯著提高的OER活性，其在10 mA cm^?2電流密度下的OER過電位低至275 mV，并且Tafel斜率為61 mV dec^?1，優于Y₂Ru₂O_7-δ(YR)(360 mV，118 mV dec^?1)和基準RuO₂(286 mV，86 mV dec^?1)催化劑。此外，在2000個CV循環后，YCR在10 mA cm^?2電流密度下的過電位僅下降了3.6%，并且其反應后的結構和形態沒有發生明顯變化。

為了更好地了解Co和Ru的活性，研究人員進一步通過吸附質演化機制(AEM)和晶格氧氧化機制(LOM)，在Ru中心和Co中心上進行了基于YCR催化劑的OER反應。其中，Ru1代表Ru-O-Co位點，Ru2則代表Ru-O-Y位點。

結果表明，Ru1通過AEM和LOM總是比Ru2更活躍，而Ru原子(Ru1和Ru2)顯示出比Y原子更好的活性；Ru1始終是AEM和LOM上OER的活性位點，而LOM上Co位點對OER更為活躍。因此，YCR的優異OER性能可能是有效的Co原子摻雜到Y位點：Co的摻雜將從根本上減少帶隙、產生氧空位、導致Co和Ru之間的相互作用、產生電荷轉移過程以及降低理論氧析出反應電位。

Achieving Efficient Electrocatalytic Oxygen Evolution in Acidic Media on Yttrium Ruthenate Pyrochlore through Cobalt Incorporation. Advanced Functional Materials, 2023. DOI: 10.1002/adfm.202208399

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