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徐坤/孙一强JACS: 气/液界面自组装策略立大功!制成Ru胶体以催化碱性HOR

时间:2022-06-27 来源: 浏览:

徐坤/孙一强JACS: 气/液界面自组装策略立大功!制成Ru胶体以催化碱性HOR

原创 慕瑾 催化开天地
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与先进的质子交换膜燃料电池(PEMFC)相比,碱性交换膜燃料电池(AEMFCs)具有电池组分选择性更广、非贵金属氧还原反应电催化剂进展迅速等独特优势,其在氢能转换领域具有巨大潜力。然而,阳极氢氧化反应(HOR)的反应动力学缓慢,在碱性环境中比在酸性介质中慢2个数量级以上,严重阻碍了AEMFC的大规模应用。因此,开发具有成本效益且在碱性介质中具有优异内在HOR活性的电催化剂迫在眉睫。近日, 安徽大学徐坤济南大学孙一强 等通过一种新的气/液界面自组装策略成功制备由纳米晶体(NC)组成的Ru胶体,用于高效催化HOR。
实验和理论计算表明,Ru胶体作为HOR的高效电催化剂具有优势:1.3D超级结构进一步增强了Ru胶体中更快的电子传输和传质能力;2.具有大量晶格缺陷的Ru胶体的3D结构可以提供比其块状对应物更多的活性位点;3.晶格缺陷结构可以有效优化氢吸附自由能,从而提高本征HOR活性。
因此,Ru胶体催化剂在碱性介质中具有优异的HOR性能。与Ru CSs、Ru NPs/C和商业20% Pt/C相比,Ru胶体在全电位范围内表现出最高的阳极电流密度,具有显着的HOR活性;Ru 胶体的交换电流密度为2.86 mA cm -2 ,分别是商业20% Pt/C、Ru CSs和Ru NPs/C的1.5、2.4和2.7倍。
此外,在1000 ppm CO存在下,Ru胶体连续运行20 h后仍保持82.1%的电流密度,表明其具有良好的CO耐受稳定性。总的来说,该项工作提出了一条有效的贵金属催化剂制备策略,有利于实现将贵金属用于能源相关领域。
Ru Colloidosome Catalysts for the Hydrogen Oxidation Reaction in Alkaline Media. Journal of the American Chemical Society, 2022. DOI: 10.1021/jacs.2c00793

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