燃料電池被認(rèn)為是是繼水力發(fā)電、熱能發(fā)電和原子能發(fā)電之后的第四種發(fā)電技術(shù)，氫-氧燃料電池以及甲醇燃料電池工業(yè)化和實(shí)用化前景日益明朗，顯示出較好的發(fā)展勢頭，具有廣闊的應(yīng)用前景。氧還原反應(yīng)（Oxygen reduction reaction, ORR）作為燃料電池的陰極反應(yīng)，存在反應(yīng)動力學(xué)遲緩、過電位高等瓶頸，常用鉑基催化劑加速ORR反應(yīng)。然而，鉑基催化劑存在成本高昂，并且存在易被一氧化碳毒化失活、不耐甲醇穿梭效應(yīng)等問題，造成電池性能的嚴(yán)重劣化，阻礙了氫-氧燃料電池以及甲醇燃料的進(jìn)一步發(fā)展。 近日，深圳大學(xué)張黔玲教授團(tuán)隊(duì)與北京大學(xué)顏學(xué)慶教授、高能所鄭黎榮研究員團(tuán)隊(duì)合作，通過在鉑顆粒上進(jìn)行鎳摻雜以及構(gòu)建原子尺度缺陷，有效協(xié)同了配位效應(yīng)與應(yīng)變效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)ORR活性以及抗毒化性能提升，成功開發(fā)了高活性和高穩(wěn)定性的低鉑陰極催化劑。
通過ZIF-8熱解法在石墨烯上負(fù)載了鉑納米顆粒，利用ZIF-8吸附Ni2+和PtCl42-,熱解過程在Pt顆粒中引入Ni，同時利用Zn的汽化在Pt納米顆粒上引入原子尺度的缺陷。物理表征證明，缺陷的引入誘導(dǎo)了Pt納米粒子長程晶格畸變而產(chǎn)生應(yīng)力效應(yīng)，微量的Ni摻雜電子從Ni向Pt的轉(zhuǎn)移，在保持應(yīng)力效應(yīng)的同時引入配體效應(yīng)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)力效應(yīng)提升了鉑納米顆?？笴O毒化性能和甲醇耐受性能，配體效應(yīng)能有效加速ORR過程中*O向*OH物種的轉(zhuǎn)化，提升Pt納米顆粒的ORR活性。上述應(yīng)力效應(yīng)與配體效應(yīng)的協(xié)同為調(diào)節(jié)金屬基納米材料的電催化活性提供了全新的思路。 論文信息 Harnessing the Synergistic Interplay between Atomic-Scale Vacancies and Ligand Effect to Optimize the Oxygen Reduction Activity and Tolerance Performance Shenghua Ye, Wenda Chen, Zhijun Ou, Qinghao Zhang, Jie Zhang, Yongliang Li, Xiangzhong Ren, Xiaoping Ouyang, Lirong Zheng, Xueqing Yan, Jianhong Liu, Prof. Qianling Zhang 文章的第一作者是葉盛華博士和碩士研究生陳文達(dá)。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202414989
