化学所/中国地质大学JACS：Pd1Ni2三原子位点驱动高效碱性HOR！
学术
2025-02-03 17:11
山东
阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）是一种价格便宜且零排放的氢气转化为电能技术，但是通常阳极氢氧化反应的动力学非常缓慢，这个问题阻碍了AEMFC的商业化。有鉴于此，中国科学院化学所胡劲松研究员、中国地质大学安琪教授、Lu Zhao等报道开发了一种Pd单原子嵌入Ni3N的催化剂，这种催化剂具有不常见的Pd1Ni2三原子位点，能够驱动碱性HOR实现高效率和持久性。要点1. 通过理论计算和实验分析，发现Pd1Ni2三原子位点能够形成“*H在Pd1Ni2-Hv位点吸附+*OH在Pd1Ni2-HN位点吸附”吸附模式，因此能够显著的降低Ni3N表面*H和*OH太强的吸附。要点2. 通过这种独特的配位结构和原子分散的催化活性位点，Pd1/Ni3N催化剂实现了较高的活性和本征质量活性，以及优异的抗氧化性和抗CO毒化性能。在50 mV过电势，Pd1/Ni3N的HOR质量活性达到7.54 A mgPd-1。使用Pd1/Ni3N作为阳极的AEMFC实现了高达31.7 W mgPd-1的功率密度，阳极贵金属的用量仅为0.023 mgPd cm-2。
这项研究为设计高性能碱性HOR催化剂提供帮助和指导。Shu-Qi Wang, Ze-Cheng Yao, Zhuo-Qi Shi, Xuerui Liu, Tang Tang, Hai-Rui Pan, Lirong Zheng, Qinghua Zhang, Dong Su, Zhongbin Zhuang, Lu Zhao*, Qi An*, and Jin-Song Hu*, Pd1Ni2 Trimer Sites Drive Efficient and Durable Hydrogen Oxidation in Alkaline Media, J. Am. Chem. Soc. 2025
DOI: 10.1021/jacs.4c17605https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c17605
