AEM組分偏析耦合結晶無定形異質結催化乙醇電氧化

Mondo 科學 更新 2024-03-05

長期以來,直接乙醇燃料電池(DEFCS)一直被認為是有前途的可攜式能源生產裝置。 目前,提高DEFC效率的研究主要侷限於鉑(Pt)和鈀(PD)奈米材料,它們表現出良好的催化活性。 乙醇氧化(EOR)涉及12個電子通過C-C鍵斷裂轉移,並且已經做出了廣泛的努力來提高PT PD基催化劑對EOR的催化效率。 然而,Pt和PD本身具有C-C鍵裂解效率低、氧親和力低、對有毒中間體吸附能力強等特點,這促使了不依賴Pt和Pd的高效能EOR催化劑的開發。 在可能的替代品中,銠(Rh)在EOR工藝中具有更強的C-C鍵斷裂能力,但目前對Rh基催化劑的結構組成設計和催化機理的研究有限,因此其EOR效能仍不盡如人意。

最近夏寶玉,華中科技大學陳宇,陝西師範大學合成了一種具有富RhBi結晶非晶異質結的自支撐超薄Rhcubi三金屬烯(RhCuBi),該材料獨特的結晶非晶異質結提供了大量高活性介面位點,並表現出優異的EOR效能。 實驗結果表明,Rhcubi TMEs表現出高達43.的EOR C1途徑與商業PT和PD參比催化劑的比較選擇性為 3%,初始氧化電位分別降低 130 mV 和 150 mV,在 0EOR質量活性分別在68 VRHE時增強6 次和 35次。

此外,RhCuMi TEM的EOR穩定性還因Rh的內在高氧親和力和Rh Cu(OH)x Bi(OH)Y介面的原位形成而得到進一步增強。 FTIR、原位ATR-IR和理論計算表明,乙醇在Rhcubi TMEs催化劑表面的增強吸附和CH3Co*在表面的氧化方向對提高EOR起著決定性作用。 RhBi合金,特別是晶格拉伸的結晶非晶態介面位點,有利於乙醇的吸附活化和CH3Co*脫氫到C1途徑,從而加速EOR反應動力學,增強反應活性。 總的來說,Rhcubi TMEs材料優異的EOR效能和高電化學還原性能進一步凸顯了RH基奈米材料在能源電催化和醇燃料技術中的潛在應用前景。

rhcubi trimetallenes with composition segregation coupled crystalline-amorphous heterostructure toward ethanol electrooxidation. advanced energy materials, 2024. doi: 10.1002/aenm.202400112

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