福州大学徐峰团队: 甲醇氧化活性达Pt/C 10.67倍的新型非碳载体催化剂

文摘   2024-12-10 11:10   北京  

研究背景

Pt 是一种高效的电催化活性金属,具有优异的甲醇氧化 (methanol oxidation reaction, MOR) 和氧还原 (oxygen reduction reaction, ORR) 活性。负载于碳载体表面的 Pt 纳米颗粒 (Pt/C) 催化剂广泛应用于直接甲醇燃料电池。

但在电池运行过程中,碳载体易受到化学和电化学腐蚀,发生氧化腐蚀,导致 Pt 纳米颗粒的中毒、团聚等问题,进而造成催化剂活性和电池性能下降。因此,亟需开发化学/电化学稳定性强且能增强 Pt 的催化活性的载体。

研究内容

近日,福州大学徐峰副教授带领研究团队采用具有二维形貌的 CeO₂ 纳米带作为非碳载体,并负载 PtCu 合金制备了高效的 MOR 和 ORR 催化剂。
  • Figure 1. 有序-无序氧化铈载体及其 MOR 活性
该工作所制备的 CeO₂ 纳米带具有有序-无序结构,且以无序结构为主。无序结构的 CeO₂ 具有大量的氧空位,而有序结构则有利于电荷的传输。CeO₂ 纳米带中丰富的 Ce³⁺/Ce⁴⁺ 可有效调控 PtCu 的电子结构。PtCu/2D-CeO₂ 催化剂对于 MOR 的活性是 Pt/C 的 10.67 倍,且展现出了与 Pt/C 相当的 ORR 活性。此外,徐峰团队发现,相较于 Pt,Cu 与 CeO₂ 纳米带具有更强的作用力。
这些结果为进一步利用非碳载体进行合理设计和制备新型非碳催化剂提供了启示和理论指导。该成果以“The ultra-thin order-disordered CeO₂ nanobelts as the noncarbon support of PtCu catalyst towards methanol oxidation and oxygen reduction reaction”(《用于甲醇氧化和氧还原反应的具有超薄有序-无序结构的 CeO₂ 纳米带作为 PtCu 催化剂非碳载体》)为题,发表在英国皇家化学会期刊 RSC Sustainability 上

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论文信息

  • The ultra-thin order-disordered CeO₂ nanobelts as the noncarbon support of PtCu catalyst towards methanol oxidation and oxygen reduction reaction

    Han Zhi,Boda Dong, Xingxing Guo and Feng Xu*徐峰,福州大学)

    RSC Sustain., 2024, 2, 3456-3463
    https://doi.org/
    10.1039/D4SU00449C

作者简介

徐峰 副教授
福州大学
本文通讯作者,福州大学副教授,硕士生导师,主要从事电化学催化材料领域的教学和研究工作,主要内容是稀土氧化物、Pt 基合金的形貌结构调控及其在 MOR、ORR、HER、CO₂RR 等方面的应用。发表 SCI 收录论文 10 余篇,专利授权 10 项。已培养研究生逾 20 名。徐峰副教授设计和指导了本研究工作。

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