燃料電池可直接將化學能轉化為電能,具有高效環保等優點。 氧還原反應(ORR)作為燃料電池中的陰極反應,是一種動力學緩慢的多電子、多步驟反應,在燃料電池的實際應用中起著至關重要的作用。 PT基催化劑已被用作催化ORR的有效催化劑,但其稀缺性和高成本限制了其大規模使用。 近年來,PD基奈米材料因其相似的電子結構、可比的效能以及更高的甲醇和CO耐受性,已成為PT基電催化劑在ORR中的替代品之一。 因此,亟需合理設計和開發具有顯著增強ORR效能的高效PD基電催化劑,以進一步推動PD基催化劑在ORR中的規模化應用。
最近黃曉青,廈門大學跟楊黎明,華中科技大學已經報道了通過引入磷(P)製備非晶態PD基奈米材料的一般策略。 通過這種方法,研究人員成功地獲得了各種基於PD的多金屬奈米材料,其中包含一種到五種不同金屬元素的非晶態結構。 與相應的結晶PD基奈米顆粒相比,無定形PD基奈米顆粒具有更高的氧還原反應(ORR)活性和耐久性。 具體來說,PD NPS(0134 A mgpd-1 和 284%),二元P-PD NPS的ORR質量活性增強359 次 (0.)481 A mgPD-1)和活性衰減程度降低(15。9%)。
當金屬組分進一步延伸時,五元p-pdcuniinsn奈米顆粒的質量活度高達104 活性衰減可忽略不計的 mgpd-1 (1.)8%),遠優於結晶PDCUNIINN奈米顆粒(0596 A mgPD-1 和 144%)和PD奈米顆粒。此外,理論計算表明,P誘導的金屬組分非晶化和膨脹都降低了RDS中的ΔGMAX,並且這兩種效應的協同作用降低了RDS中的ΔGMAX,導致催化活性顯著增加。 綜上所述,本工作展示了製備具有較大ORR效能的非晶奈米材料的一般策略,並為燃料電池反應高效催化劑的設計提供了指導。
amorphization activated multimetallic pd alloys for boosting oxygen reduction catalysis. nano letters, 2024. doi: 10.1021/acs.nanolett.3c04045