北大最新Nature: 新型合金電催化劑

【引言】

通過電催化過程實現化學能與電能之間的高效轉化對于眾多可再生能源方案來說都是最為核心的環節。而在電催化過程中，基于貴金屬鉑族金屬的電催化劑常常用來提高氧還原（ORR）和析氧（OER）反應的活性和持續性。在酸性條件下，通常會采用合金化、表面張力、配位環境優化等方式來實現鉑基納米晶的高ORR性能。然而，因為氫氧化物的存在，在堿性條件下優化電催化過程依然是極大的挑戰。

【成果簡介】

北京大學的郭少軍（通訊作者）等人報道了可在堿性電解質中進行高效ORR和OER的電催化劑—PdMo bimetallene。據研究介紹，PdMo bimetallene是一種具有高曲率、亞納米級別厚度的鉑-鉬合金。研究采用一鍋法，以不存在有機保護劑的情況下合成了鉑-鉬合金超薄納米片。這種薄層結構使得Bimetallene具有巨大的電化學活性表面，其表面積可達到138.7m^-2 g（鉑），同時原子利用率也得到顯著提高，在堿性電解質ORR反應中表現出優異的活性。經檢測發現，其ORR活性可達到商業催化劑Pt/C的78倍，是商業化催化劑Pd/C的327倍，此外經過30000次的循環過程，其活性只有很小的衰減。研究還利用密度泛函理論計算揭示了合金效應、表面應變以及量子尺寸效應是提高電催化性能關鍵。2019年09月25日，相關成果以題為“PdMo bimetallene for oxygen reduction catalysis”的文章在線發表在Nature上。

【圖文導讀】

圖1 PdMo bimetallene的形貌結構及成分表征

圖2 PdMo bimetallene與Pd metallene/C、商業化催化劑之間的電催化性能比較

圖3 DFT計算

文獻鏈接：PdMo bimetallene for oxygen reduction catalysis（Nature, 2019, DOI: 10.1038/s41586-019-1603-7）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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