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廈大黃小青/卜令正JACS：100%選擇性！PtPbBi/PtBi NPs助力DFAFC！

來源：時(shí)間：2023-07-06 10:22:13 瀏覽：2244次

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

通訊作者：黃小青教授和卜令正副教授

通訊單位：廈門大學(xué)

DOI: 10.1021/jacs.3c00262

研究背景

設(shè)計(jì)高性能、高選擇性的鉑（Pt）基甲酸氧化反應(yīng)（FAOR）催化劑，有助于直接甲酸燃料電池（DFAFC）的發(fā)展，但還十分具有挑戰(zhàn)性。基于此，廈門大學(xué)黃小青教授和卜令正副教授（共同通訊作者）等人報(bào)道了一類表面不均勻的新型PtPbBi/PtBi核-殼納米片（PtPbBi/PtBi NPs），可以實(shí)現(xiàn)FAOR的高活性和選擇性，即使在復(fù)雜的膜電極組件（MEA）介質(zhì)中也具有優(yōu)異性能。該工作展示了一種高效的Pt基FAOR催化劑，具有100%的直接反應(yīng)選擇性，對推動DFAFC燃料電池的商業(yè)化具有重要意義。

文章要點(diǎn)

1、測試發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AOR的比活性和質(zhì)量活性分別為25.1 mA cm^-2和7.4 A mg_Pt^-1，分別是商用Pt/C的156倍和62倍，是目前已報(bào)道的FAOR催化劑中活性最高的。同時(shí)，在FAOR實(shí)驗(yàn)中，它們對CO的吸附極弱，脫氫途徑選擇性高。

2、此外，PtPbBi/PtBi NPs在單個DFAFC器件中顯示出巨大的潛力，最高達(dá)到161.5 mW cm^-2的功率密度，并且具有穩(wěn)定的放電性能（在0.4 V下運(yùn)行10 h后功率密度衰減率為45.8%）。

3、結(jié)合原位FTIR和XAS結(jié)果證實(shí)，PtPbBi和PtBi之間存在局部電子相互作用。此外，高耐受性的PtBi殼層可以有效抑制CO的產(chǎn)生/吸附，從而實(shí)現(xiàn)完全的脫氫反應(yīng)途徑。

圖文展示

圖1.PtPbBi/PtBi NPs的形態(tài)和結(jié)構(gòu)表征

圖2.PtPbBi/PtBi NPs的原子級結(jié)構(gòu)分析

圖3.PtPbBi/PtBi NPs的FAOR和MEA性能

圖4.機(jī)理研究

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