Adv. Mater.:自旋极化PdCu–Fe3O4平面异质结构及其串联催化机理在氧还原催化中的应用

学术   2024-10-26 08:16   山东  

一、研究背景

氧还原反应(ORR)是能源转换领域的关键过程,如燃料电池、金属空气电池等。长期以来,Pd基催化剂在ORR中表现出较高的活性,但其在激活O2分子方面的能力仍有待提高。合金化虽然在一定程度上提升了Pd基催化剂的性能,但仍无法满足实际应用需求。

二、研究亮点

  1. 精确合成:研究人员成功制备出具有自旋极化的PdCu–Fe3O4平面异质结构纳米片组装体,实现了对O2分子的有效激活。

  2. 高活性:该平面异质结构在Pd基催化剂中展现出最高的ORR特定活性,远超现有Pd基催化剂。

  3. 双重催化机制:研究发现,PdCu–Fe3O4平面异质结构中的Fe位点具有强氧化性,能首先激活O2分子,生成氧中间体,随后这些中间体转移到Pd位点完成后续的质子耦合电子转移步骤。

作者:

Yongsheng Yu是哈尔滨工业大学化工与化学学院的教授,研究方向为能源化学工程和多功能纳米材料。他在哈工大获得学士和博士学位,并在美国进行了博士后研究。自2014年起,他在哈工大任特任研究员(教授)。

Shaojun Guo教授,北京大学材料科学与工程学院长聘教授,博雅特聘教授,以及博士生导师。他的研究主要集中在电催化、氢能、二次电池、光催化等领域,致力于开发高效的纳米催化剂和新能源材料。

参考文献:

M. Li, G. Han, F. Tian, L. Tao, L. Fu, L. Li, C. Zhou, L. He, F. Lin, S. Zhang, W. Yang, X. Ke, M. Luo, Y. Yu, B. Xu, S. Guo, Spin-Polarized PdCu–Fe3O4 In-Plane Heterostructures with Tandem Catalytic Mechanism for Oxygen Reduction Catalysis. Adv. Mater. 2024, 2412004. https://doi.org/10.1002/adma.202412004

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