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催化开天地  · 公众号  ·  · 2024-07-11 08:21

正文

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第一作者:Licheng Wei,Wei Yan

通讯作者:黄小青,耿洪波, 徐勇

通讯单位:厦门大学,常熟理工学院, 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所

黄小青 ,厦门大学教授、博导(2019-至今),国家杰出青年科学基金(2021)获得者,研究方向:贵金属纳米材料的精准制备及其电、热、光催化应用研究。

(信息来源:https://2011-ichem.xmu.edu.cn/info/1035/9581.htm)

耿洪波 常熟理工学院教授。研究领域: 新型高效锂、钠、锌离子电池电极材料研究;高效、长寿命电催化剂的合成;锂离子电池材料回收再利用。

(信息来源:https://menjieliefu.com/legend/hwffum0dv40ccaw84tr3l7knd95u0xzk)

徐勇 苏州大学功能纳米与软物质研究院副研究员。 研究领域:非均相催化:基于传统石油化工领域催化路线的开发等;新型光电功能纳米材料的可控合成及性能研究;无机贵金属纳米复合材料的开发及催化应用。

信息来源:https://funsom.suda.edu.cn/_s138/bb/bb/c4742a48059/pagem.psp)

论文速览

本研究着眼于提高碱性氢氧化反应(HOR)的效率,这是阴离子交换膜燃料电池(AEMFCs)的关键阳极反应。针对HOR在碱性条件下动力学缓慢的问题,本 工作中 展示了钌锡(Ru-Sn)纳米花中六方密堆积(hcp)与面心立方(fcc)相界面的强协同作用,能够显著提升HOR的动力学,并增强对一氧化碳(CO)的耐受性。

实验观察、原位表征和理论计算表明,fcc/hcp相的比例与界面协同作用有关,可以调节H的吸附能力,减弱对CO的结合强度,并降低CO氧化的能垒。优化后的fcc 0.42 Ru-Sn/C在50 mV时表现出的比活性和质量活性分别为4.9 A mg Ru -1 和6.7 mA cm ECSA -2 ,分别是hcp Ru/C的9.8倍和7.4倍,超过了商用Pt/C和其他已报道的HOR催化剂。

此外,使用fcc 0.42 Ru-Sn/C组装的燃料电池展示出12.46 W mg Ru -1 的峰值功率密度(PPD),超过了目前已报道的Ru基AEMFC。

图文导读

图1:fcc x Ru-Sn纳米花的合成方案、XRD图谱、Rietveld精修结果、TEM图像、尺寸分布、HRTEM图像、IFFT图像、FFT图像。

图2:不同fcc/hcp相比例的Ru-Sn/C的HOR极化曲线、不同旋转速度下的极化曲线、Koutecky-Levich图、Tafel图。

图3:Ru 3p和Sn 3d的XPS光谱、Ru和Sn K边的XANES和EXAFS光谱、小波变换图。

图4:fcc 0.42 Ru-Sn/C和hcp Ru/C的H 2 -TPD曲线、在KOH和KOD电解液中的HOR极化曲线。







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