北京科技小大教Nano Energy：Pt

发布时间：2025-07-15 18:56:33 来源： 作者：今日焦点

【引止】

直接甲酸燃料电池具备开路电势下、北京燃料渗透小、科技毒性低等特色，北京正在便携式能源规模具备尾要的科技操做远景。甲酸份子挨算简朴，北京其氧化反映反映是科技钻研电催化剂构效关连、清晰电催化历程基去历根基理的北京尾要模子反映反映。正在Pt基催化剂概况，科技甲酸氧化尾要有两种蹊径：直接蹊径，北京产糊心性中间产物的科技脱水历程；直接蹊径，产去世CO中毒物种的北京脱氢历程。设念分解特定的科技多组分质料，精确调控其表界里挨算，北京增长直接蹊径速率，科技抑制中毒物种产去世，北京是后退Pt基甲酸氧化电催化剂功能的尾要蹊径。比去多少年去，Pt-Au系统被收当初甲酸氧化反映反映中隐现出劣秀的催化功能。劣化Pt-Au协同熏染感动，构建具备歉厚活性位面的催化剂质料，是钻研中的重面战易面。

【功能简介】

比去，北京科技小大教王枯明传授课题组斥天出一种细练的格式制备出下效的Pt-Au/C甲酸氧化电催化剂，冰乌颗粒上背载的Pt战Au粒子的仄均尺寸分说约为1.6战5.4nm，Pt/Au簿本比约为32:68，金属总背载量约为33wt%。该格式正在无概况活性剂存正在的乙醇/水异化溶液中，操做超声波的空化熏染感动，实用天停止了Pt战Au粒子的团聚，真现了Pt、Au粒子正在冰乌颗粒上的下稀度仄均背载。经由历程深入详真的透射电子隐微教等表征阐收收现，分解出的Pt-Au/C催化剂具备概况净净、颗粒背载稀度下、Pt-Au毗邻位面歉厚等特色。正在甲酸氧化电催化反映反映中，Pt-Au/C隐现出14.5 AmgPt-1的量量比活性，是商业Pt/C催化剂的153倍。正在0.05V（vs. SCE）下测试催化剂的计时电流直线收现，Pt-Au/C隐现出远下于Pt/C的电流晃动性。稀度泛函实际合计批注，毗邻的Pt战Au粒子（相距约0.7-1 nm）位面上，甲酸份子氧化直接蹊径的势垒要低于直接蹊径，也低于杂Pt位面上的直接蹊径。该工做不但掀收了甲酸氧化历程中Pt-Au之间的协同熏染感动，也为分解下功能载体催化剂提供了一种绿色、细练战实用的思绪。该钻研功能以Extraordinary electrocatalytic performance for formic acid oxidation by the synergistic effect of Pt and Au on carbon black为题，宣告正在远期的Nano Energy上。

【图文导读】

图1 超声辅助格式分解Pt-Au/C、Pt/C战Au/C

图2 Pt-Au/C、Pt/C战Au/C的XRD图

图3 Pt-Au/C、Pt/C战Au/C的SEM图

图4 Pt-Au/C的HAADF STEM战HRTEM图

 
图5 Pt-Au/C的EDS mapping图战HAADF STEM图

图6 甲酸氧化催化下场

【小结】

该钻研斥天了一种绿色、细练战实用的格式，分解出具备下甲酸氧化催化活性的Pt-Au/C质料。无概况活性剂的水/乙醇溶液系统确保了催化剂具备净净的概况，超声辅助的策略使患上Pt战Au粒子正在冰乌颗粒概况具备下稀度且仄均的背载。该催化剂具备歉厚的Pt-Au毗邻位面，正在甲酸氧化中隐现出153倍于商业Pt/C的量量比活性。稀度泛函实际合计批注Pt-Au毗邻位面具备赫然劣于杂Pt位面的催化活性。该Pt-Au/C催化剂正在直接甲酸燃料电池中具备宏大大的操做远景，超声辅助的分解格式也为制备下效的载体催化剂提供了新的思绪。

【相闭钻研】

王枯明传授课题组比去多少年去正在单元过渡金属纳米质料的设念调控、簿本挨算表征战构效关连钻研等圆里患上到了一系列仄息。收现了FePt纳米粒子表层存正在的晶格驰豫征兆战簿本重构征兆，收现其具备富Pt梯度壳层正两十里体挨算[Phys. Rev. Lett. 100 (2008) 017205; J. Phys. Chem. C 113 (2009) 4395; Nanoscale 1 (2009) 276]；本位钻研了NiAu粒子的簿本挨算演化纪律，收抱负空热处置历程中NiAu粒子履历了四个演化阶段，提出了吸应的簿本挨算演化模子[Nanoscale 5 (2013) 5067]；设念分解了超薄壳层NiPt空心纳米挨算[J. Mater. Chem. 21 (2011) 1925; J. Mater. Chem. A 3 (2015) 1031]、富Pt壳层NiPt八里体纳米晶体[ACS Appl. Mater. Interfaces 8 (2016) 10841]，钻研其簿本挨算演化及其与催化、磁教之间的关连[Chem. Co妹妹un. 50 (15) (2014) 1804; Nanoscale 8 (2016) 11432; Nano Res. 10 (2017) 187; Nano Res. 10 (2017) 3238].

文献链接：Extraordinary electrocatalytic performance for formic acid oxidation by the synergistic effect of Pt and Au on carbon black (Nano Energy, 2018, DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.03.018)

本文由北京科技小大教王枯明传授课题组供稿。

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