物理化学学报 >> 2020, Vol. 36 >> Issue (9): 1912049.doi: 10.3866/PKU.WHXB201912049
所属专题: 精准纳米合成
李蒙刚1,2, 夏仲泓2, 黄雅荣1, 陶璐2, 晁玉广2, 尹坤2, 杨文秀2, 杨微微1,*(), 于永生1,*(
), 郭少军2,3,*(
)
收稿日期:
2019-12-19
录用日期:
2020-02-26
发布日期:
2020-03-06
通讯作者:
杨微微,于永生,郭少军
E-mail:yangww@hit.edu.cn;ysyu@hit.edu.cn;guosj@pku.edu.cn
基金资助:
Menggang Li1,2, Zhonghong Xia2, Yarong Huang1, Lu Tao2, Yuguang Chao2, Kun Yin2, Wenxiu Yang2, Weiwei Yang1,*(), Yongsheng Yu1,*(
), Shaojun Guo2,3,*(
)
Received:
2019-12-19
Accepted:
2020-02-26
Published:
2020-03-06
Contact:
Weiwei Yang,Yongsheng Yu,Shaojun Guo
E-mail:yangww@hit.edu.cn;ysyu@hit.edu.cn;guosj@pku.edu.cn
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摘要:
由于阴极催化剂有限的活性和耐久性以及甲醇渗透到阴极所导致的催化剂中毒问题,直接甲醇燃料电池(DMFCs)仍面临严峻的挑战。本文报道了一类新型的具有有序金属间结构的Rh掺杂PdCu纳米颗粒用于提高阴极氧还原反应(ORR)的活性、耐久性和甲醇耐受性。通过结合Rh原子掺杂以及有序金属间结构两者的优点,在碱性条件下,Rh掺杂PdCu金属间化合物催化剂在0.9 V电位下对氧还原质量活性相比商业Pt/C提高7.4倍。这种独特的结构还使其表现出出色的ORR耐久性,在连续20000个循环后的半波电位和质量活性几乎不变。此外,在苛刻的中毒环境下,仍可以保持Rh掺杂PdCu金属间化合物电催化剂高的氧还原催化活性。
李蒙刚, 夏仲泓, 黄雅荣, 陶璐, 晁玉广, 尹坤, 杨文秀, 杨微微, 于永生, 郭少军. 具有优异甲醇耐受性的Rh掺杂PdCu有序金属间化合物纳米粒子增强氧还原电催化[J]. 物理化学学报, 2020, 36(9), 1912049. doi: 10.3866/PKU.WHXB201912049
Menggang Li, Zhonghong Xia, Yarong Huang, Lu Tao, Yuguang Chao, Kun Yin, Wenxiu Yang, Weiwei Yang, Yongsheng Yu, Shaojun Guo. Rh-Doped PdCu Ordered Intermetallics for Enhanced Oxygen Reduction Electrocatalysis with Superior Methanol Tolerance[J]. Acta Physico-Chimica Sinica 2020, 36(9), 1912049. doi: 10.3866/PKU.WHXB201912049
Fig 1
Structural and compositional characterization of disordered Rh-PdCu NPs. (a) Representative TEM image (inset is the corresponding size distribution) and (b) SEM-EDS spectra of disordered Rh-PdCu NPs. (c) PXRD patterns of disordered PdCu and Rh-PdCu NPs (inset is the expanded (111) peak patterns). (d) HRTEM image of disordered Rh-PdCu NP (inset is the corresponding FFT)."
Fig 2
Structural and compositional characterization of ordered intermetallic Rh-PdCu NPs. (a) PXRD patterns of Rh-PdCu/C with different annealing temperatures. (b) Representative TEM image of Rh-PdCu/C-500 (inset is the corresponding size distribution). (c) HRTEM image of Rh-PdCu/C-500 (inset is the corresponding FFT). (d) An illustration of the possible structural models of disordered PdCu NPs, disordered Rh-PdCu NPs and ordered Rh-PdCu NP."
Fig 3
ORR performance of different catalysts in 0.1 mol·L–1 KOH. (a) ORR polarization curves, (b) the mass activities and enhancement factors (vs the commercial Pt/C) at 0.9 V (vs RHE) and (c) the mass activities and enhancement factors (vs the commercial Pt/C) at 0.875 V (vs RHE) of different catalysts. (d) ORR polarization curves of Rh-PdCu/C-500 before and after different potential cycles. (e) The normalized mass activity changes of different catalysts at 0.9 V (vs RHE) before and after different potential cycles."
Fig 4
The methanol tolerance capacities of commercial Pt/C and Rh-PdCu/C-500. CV curves of (a) commercial Pt/C and (b) Rh-PdCu/C-500 recorded in N2-saturated 0.1 mol·L?1 KOH and 0.1 mol·L–1 KOH + 0.5 mol·L?1 CH3OH. ORR polarization curves of (c) commercial Pt/C and (d) Rh-PdCu/C-500 recorded in O2-saturated 0.1 mol·L?1 KOH and 0.1 mol·L–1 KOH + 0.5 mol·L?1 CH3OH."
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