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具有鉑皮膚的鑲嵌納米枝晶的鉑鈷納米框架結(jié)構(gòu)的高穩(wěn)定性催化劑用于氧還原電催化


▲第一作者：祝欣欣，黃磊       
通訊作者：Panagiotis Tsiakaras*， 沈培康*      
通訊單位：廣西大學(xué)可再生能源材料協(xié)同創(chuàng)新中心      
論文DOI：
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.119460   

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首文采用一種簡單的一鍋法合成了鑲嵌納米枝晶的鉑鈷納米框架結(jié)構(gòu)催化劑（Pt-Co ND-NF）。這種特殊結(jié)構(gòu)是通過調(diào)節(jié)水的用量、混合溶劑油胺與油酸的比例、表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨的用量形成的。鑲嵌納米枝晶的鉑鈷納米框架增強(qiáng)了對(duì)氧還原反應(yīng)(ORR)的催化性能，在50,000個(gè)循環(huán)的加速耐久性測(cè)試(ADTs)中也顯示出了較強(qiáng)的穩(wěn)定性。

背景介紹


貴金屬基納米材料在催化領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景，其中鉑基貴金屬納米催化劑在甲醇燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）等燃料電池發(fā)展領(lǐng)域具有重要地位。鉑是電催化領(lǐng)域不可缺少的催化劑，然而鉑催化劑儲(chǔ)量有限，成本高，嚴(yán)重阻礙了其廣泛應(yīng)用。為了解決這些問題，我們通過引入過渡金屬元素鈷和調(diào)控催化劑結(jié)構(gòu)來減少鉑的用量，提高制備的催化劑的質(zhì)量活性和穩(wěn)定性，制備出了一種鉑含量低、催化活性好且耐久性強(qiáng)的催化劑。這也是在目前催化劑領(lǐng)域有很強(qiáng)戰(zhàn)略性意義的課題。

目前，已經(jīng)報(bào)道了很多結(jié)構(gòu)形態(tài)開放的擁有良好的催化活性和穩(wěn)定性的Pt基合金催化劑。鉑基金屬納米框架材料以其高度開放的結(jié)構(gòu)和極高的鉑原子利用率大大地提高了電催化性能，同時(shí)也吸引了眾多研究者。在以往的經(jīng)驗(yàn)中，要合成框架結(jié)構(gòu)一般的方法是進(jìn)行酸處理，但是這種方法難以控制精細(xì)的形貌同時(shí)也比較復(fù)雜。此外關(guān)于鉑鈷納米框架的報(bào)道也很少，主要原因有晶格失配導(dǎo)致難以形成合金、鈷較其他金屬更難被還原、鉑和鈷難以形成獨(dú)特的異質(zhì)結(jié)構(gòu)以及鉑鈷多面體很難完全蝕刻得到納米框架?；谝陨显?，我們研究工作主要集中于鉑鈷納米框架催化劑的制備及其催化性能研究。

本文亮點(diǎn)


我們這里首次采用一種簡單而有效的方法合成了具有鉑皮膚的鑲嵌納米枝晶的鉑鈷納米框架。鑲嵌納米枝晶的鉑鈷納米框架表現(xiàn)出增強(qiáng)的氧還原催化性能和很好的電化學(xué)穩(wěn)定性，其質(zhì)量活性(0.939 A mg<sub style="color: rgb(89, 89, 89); text-indent: 0em; caret-color: red; font-family: "Helvetica Neue", Helvetica, "Hiragino Sans GB", "Apple Color Emoji", "Emoji Symbols Font", "Segoe
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