​华科/陕师大AEM:组分偏析耦合结晶-非晶异质结构,促进RhCuBi TME催化乙醇电氧化

​华科/陕师大AEM:组分偏析耦合结晶-非晶异质结构,促进RhCuBi TME催化乙醇电氧化
直接乙醇燃料电池(DEFCs)长期以来一直被认为是有前途的便携式能源生产设备。目前,关于提高DEFC效率的研究主要局限于铂(Pt)和钯(Pd)纳米材料,它们表现出良好的催化活性。乙醇氧化(EOR)涉及通过C-C键断裂转移12个电子,人们已经做出了广泛的努力以提高Pt/Pd基催化剂对EOR的催化效率。然而,Pt和Pd本身具有C-C键断裂效率低、氧亲和力低、对有毒中间体吸附能力强等特点,这促使人们开发不依赖于Pt和Pd的高性能EOR催化剂。在可能的替代品中,铑(Rh)在EOR过程中具有更强的C-C键断裂能力,但是目前对Rh基催化剂的结构/组成设计和催化机理的研究有限,因此其EOR性能仍然不理想。
​华科/陕师大AEM:组分偏析耦合结晶-非晶异质结构,促进RhCuBi TME催化乙醇电氧化
​华科/陕师大AEM:组分偏析耦合结晶-非晶异质结构,促进RhCuBi TME催化乙醇电氧化
近日,华中科技大学夏宝玉陕西师范大学陈煜等合成了一种具有富含RhBi的晶态/富含RhCu的非晶态异质结构自支撑超薄RhCuBi三金属烯(RhCuBi TME),该材料独特的结晶/非晶异质结构提供了大量高活性界面位点,表现出优异的EOR性能。
实验结果表明,与商业Pt和Pd基准催化剂相比,RhCuBi TMEs对于EOR C1途径表现出高达43.3%的选择性,起始氧化电位分别减小130和150 mV,并且在0.68 VRHE时EOR质量活性分别增强2.6倍和3.5倍。
​华科/陕师大AEM:组分偏析耦合结晶-非晶异质结构,促进RhCuBi TME催化乙醇电氧化
​华科/陕师大AEM:组分偏析耦合结晶-非晶异质结构,促进RhCuBi TME催化乙醇电氧化
此外,Rh固有的高氧亲和性和原位形成的Rh/Cu(OH)x/Bi(OH)y界面进一步增强了RhCuBi TEM的EOR稳定性。FTIR、原位ATR-IR和理论计算表明,乙醇在RhCuBi TMEs催化剂表面吸附作用增强和表面CH3CO*的氧化方向对提高EOR起决定性作用。RhBi合金,尤其是晶格拉伸的晶态/非晶态界面位点,有利于乙醇的吸附/活化和CH3CO*向C1途径的脱氢,进而加快了EOR反应动力学和增强反应活性。
总的来说,RhCuBi TMEs材料优异的EOR性能和较高的电化学还原性能进一步突出了Rh基纳米材料在能源电催化和醇类燃料技术中的潜在应用前景。
RhCuBi trimetallenes with composition segregation coupled crystalline-amorphous heterostructure toward ethanol electrooxidation. Advanced Energy Materials, 2024. DOI: 10.1002/aenm.202400112

原创文章,作者:Gloria,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2024/03/07/ce4e9e2928/

(0)

相关推荐