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​厦大JACS：Au@Pd@Ru催化HOR，助力阴离子交换膜燃料电池

时间：2023-06-25 来源： 浏览：

​厦大JACS：Au@Pd@Ru催化HOR，助力阴离子交换膜燃料电池

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提高Ru金属在氢氧化反应（HOR）电位范围内的催化活性，改善Ru因亲氧性而导致的活性不足的问题，对降低阴离子交换膜燃料电池（AEMFCs）的成本具有重要意义。
基于此， 厦门大学 范凤茹教授、田中群院士、李剑锋教授和南子昂等人 报道了利用在Au@Pd上生长的Ru作为模型系统（Au@Pd@Ru），通过将催化反应中间体（OH ad ）的直接原位表面增强拉曼光谱（SERS）证据与原位X射线衍射（XRD）、电化学表征以及DFT计算相结合，来了解活性提高的潜在机制。
通过DFT计算，作者对Au@Pd@Ru表面的结构、OH ad 的频率和反应活性进行了研究。作者构建了纯Ru/Pd/Au和不同氧化的RuO x /Pd/Au表面模型，以确定OH ad 的吸附位置和频率。
对表面态密度的计算表明，随着晶格的增加，表面原子的d带中心更接近费米能级，表面活性的增加会导致表面Ru原子氧化。计算表明，氢从Ru/Pd/Au表面的面心立方（fcc）位点到Ru-Pd界面的损失位点的输运势垒小于0.1 eV，表明氢有效地分布在Ru/Pd/Au中。
随着块体氢含量的增加，OH ad 的弯曲模式发生红移。在713 cm −1 处的弯曲频率分配给了吸附在RuO x /Pd/Au中氧化和块状氢原子上的OH ad ，当氢亚层发生变化时，OH ad 频率从722(25%)变为713(50%)变为687(100%)，与实验结果接近。结果表明，RuO x /Pd/Au结构有效地提高了HOR反应活性。DFT计算还表明，损失位点的氢原子转移到RuO x 表面的空穴位点是一个放热过程。
Improving the Hydrogen Oxidation Reaction Rate of Ru by Active Hydrogen in the Ultrathin Pd Interlayer. J. Am. Chem. Soc., 2023 , DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.3c02604.
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