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科技研发

开元电子游戏:我院董金超、李剑锋教授团队在高效抗中毒氢氧化催化剂研究中取得新进展

日期: 2024-06-14

氢氧燃料电池由于能量转换效率高、环:土闾寂欧诺扔诺惚蝗衔亲钣星熬暗哪茉醋患际踔。然而,氢燃料电池的商业化应用仍受到Pt基催化剂成本高的挑战。尽管在碱性介质中工作的非贵金属催化剂的开发降低了氢燃料电池对贵金属的依赖性,但碱性氢氧化反应(HOR)动力学过程比在酸性介质中慢了两个数量级以上。此外,工业氢中一氧化碳(CO)杂质会严重毒化阳极Pt基催化剂,而氢的提纯成本较高。因此,发展高效抗毒化阳极HOR催化剂可有效解决中/短期燃料电池氢气来源问题。

近日,我院董金超、李剑锋教授团队在高效HOR抗CO中毒催化剂研究中取得新的进展,相关成果以“Synergistic Modulation of Multiple Sites Boosts Anti-Poisoning Hydrogen Electrooxidation Reaction with Ultrasmall (Pt0.9Rh0.1)3V Ternary Intermetallic Nanoparticles” 为题发表于Angew. Chem. Int. Ed.。

团队通过氧化物自限制生长策略,制备了具有晶格收缩Pt-Rh的超小三元L12-(Pt0.9Rh0.1)3V金属间纳米颗粒(约2.2 nm),以提高HOR性能。所制备的 (Pt0.9Rh0.1)3V在纯H2中的HOR质量/比活度比Pt/C提高了5.5/3.7倍,在1000 ppm CO/H2混合气中有效抑制了活性衰减。原位壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱显示,压缩应变Pt具有卓越的抗CO*能力,双功能效应促进了含氧物种的吸附。在密度泛函理论DFT计算辅助下,由于晶格收缩,(Pt0.9Rh0.1)3V上H*和CO*的吸附能相较于Pt都有所降低,而OH*的吸附则因引入亲氧金属Rh而增强。该研究为通过优化不同中间产物的吸附来提高电催化性能提供了一种有效策略。

我院2022级硕士研究生侯昱呈、化学化工学院博士后申涛和我院2021级硕士研究生胡侃为本论文共同第一作者。李剑锋教授和董金超教授为论文共同通讯作者。论文还得到中国科学院宁波材料所的乐家波老师和硕士生王雪的支持和帮助。该工作得到国家重点研发计划项目(2023YFA1508004)、国家自然科学基金项目(22222903, 21925404,52271229,22021001,21991150和21991151)、中央高校基本科研业务费专项资金(20720210043,20720220117)、国家创新人才博士后流动站项目(BX20230197)资助。

全文链接:https://doi.org/10.1002/anie.202402496

(图/文 储能学系)

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