貴州大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院2020級(jí)博士趙鳳玲在《Nano Research》上發(fā)表高水平論文
質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFCs)是一種高效的氫能轉(zhuǎn)換技術(shù)，是有效緩解碳排放和能源危機(jī)的能源設(shè)備。開發(fā)兼具高活性、高穩(wěn)定性的低鉑金屬催化劑是顯著降低質(zhì)子交換膜燃料電池成本的關(guān)鍵一步。引入地球資源豐富的過渡金屬和構(gòu)建異核雙金屬合金團(tuán)簇，可合成出低成本高活性的陰極催化劑。鑒于此，貴州大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院袁強(qiáng)教授課題組(納米與能源工程創(chuàng)新課題組)開發(fā)了一種超高穩(wěn)定性的氫燃料電池陰極低鉑催化劑。該工作以“PtCu subnanoclusters epitaxial on octahedral PtCu/Pt skin matrix as ultrahigh stable cathode electrocatalysts for room-temperature hydrogen fuel cells”為題在線發(fā)表在中國(guó)領(lǐng)軍SCI一區(qū)期刊《Nano Research》上，影響因子：10.269。第一作者為2020級(jí)博士研究生趙鳳玲，指導(dǎo)老師為袁強(qiáng)教授。
該工作以富銅八面體PtCu為晶種，通過外延生長(zhǎng)，合成了一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特的新型八面體PtCu/Pt/異質(zhì)PtCu亞納米簇雙金屬電催化劑(PtCu1.60)。 亞納米簇表面豐富的低配位點(diǎn)和核殼結(jié)構(gòu)所賦予的應(yīng)變有利于提高活性和穩(wěn)定性。在酸性介質(zhì)中，PtCu1.60 ORR質(zhì)量活度為1.42 A mgPt?1，是商用Pt/C的8.9倍。引人注目的是，PtCu1.60/C電催化劑實(shí)現(xiàn)了140，000次的耐久性循環(huán)而活性沒有下降，這是外延生長(zhǎng)模式使其表面結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，有效防止了表面簇團(tuán)聚和近表面活性中心的損失所導(dǎo)致。結(jié)構(gòu)表征和理論計(jì)算證實(shí)富Pt的PtCu團(tuán)簇有利于ORR活性和熱力學(xué)穩(wěn)定性。在實(shí)際的PEMFCs應(yīng)用中，PtCu1.60/C亦表現(xiàn)出更高的功率密度以及長(zhǎng)達(dá)100 小時(shí)電流密度不衰減的耐久性。
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