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材料学院谢水奋教授课题组在Nano Energy发表研究论文

作者:雷水清      单位:材料学院 发布时间:2020-03-02

    近日,材料学院谢水奋教授课题组在金属纳米催化领域再获重要研究进展,研究成果以“Quatermetallic Pt-Based Ultrathin Nanowires Intensified by Rh Enable Highly Active and Robust Electrocatalysts for Methanol Oxidation”为题发表于国际著名期刊《纳米能源》(Nano Energy)。Nano Energy是爱思唯尔出版社旗下顶级学术期刊(影响因子15.548),在能源材料领域具有重要影响力。

    超细铂基纳米线因超高的原子利用率和电子传输能力,成为电催化能源转化领域的研究热点。但是由于其表面活跃的化学反应性,在酸性介质电催化甲醇氧化过程中,结构稳定性较差且极易被CO中间体毒害失活,严重阻碍了其在直接甲醇燃料电池中的应用。

    针对上述问题,研究人员设计合成了直径仅为1.5纳米的高原子暴露比的四元PtCoNiRh超细合金纳米线。电催化结果表明,超细的一维结构及合金效应赋予PtCoNiRh纳米线优异的甲醇电氧化催化活性(质量活性:1.36 A·mg-1Pt;面积活性:2.08 mA·cm-2)、更负的反应起始电位和显著改善的抗CO毒化能力。将强抗腐蚀的铑原子掺入铂基合金晶格中,能够有效稳定铂原子位点,强化酸性电催化条件下PtCoNiRh纳米线的结构稳定性。

    研究人员通过电化学原位傅里叶变换红外光谱和密度泛函理论模拟,进一步揭示了甲醇脱氢反应倾向于发生在Pt?Rh异质位点,且中间态CO以更容易进一步氧化去除的桥键吸附在该位点上。因此,在四元PtCoNiRh超细纳米线上,六电子转移的甲醇电氧化反应速率与稳定性都得到显著的提升。该研究工作不仅实现了高性能电催化材料的设计合成,并且在分子水平上对催化增强机理进行了清晰的阐述。

    该研究工作在谢水奋教授(第一通讯作者)指导下,以pt老虎机平台为第一通讯单位,厦门大学、中科院深圳先进技术研究院、西安交通大学为合作单位完成。由王伟(第一作者,已毕业)、陈孝为(共同第一作者)、甄超、廖新艳等硕士研究生共同参与完成。研究得到国家自然科学基金、福建省自然科学基金及pt老虎机平台科研基金的资助。

    论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520301804?via%3Dihub

 

(值班编辑:孟祥龙)