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华中科技大学王得丽教授:Cu诱导的结构有序Pt-Fe-Cu三元金属间化合物电催化剂

发布时间:2018/09/12 14:32 下载:6 次 免费下载
王得丽课题组主要从事新型电化学能源材料的制备、功能化,催化机理和构效关系等方面的探索以及在燃料电池、Zn-空气电池、电解水制氢等方面的应用研究。主要研究进展为:开发出新型结构的铂基有序金属间化合物纳米材料,通过结构和形貌上的调控,提高了电催化性能以及稳定性;构建了钯基二元/三元的核壳结构纳米电催化剂,实现了单原子层铂表面或者金原子内部修饰,改善了催化活性和稳定性;构筑了多种三维多孔非贵金属材料,通过表面微观结构和电子结构调控,提升催化性能。课题组自2013年成立以来,在Nat. Commun.,Nano Lett.,ACS Nano等化学、材料、电化学领域国际期刊发表论文50余篇,获授权中国发明专利3项,美国授权发明专利2项。主持中国国家自然科学基金项目、博士点新教师基金、湖北省科技晨光计划等项目。 1. 背景 A. Pt基金属间化合物 金属Pt作为高活性的单金属催化剂广泛的应用于燃料电池相关的反应,如阴极氧还原反应(ORR),阳极氢氧化反应(HOR)和甲醇氧化反应(MOR)等。大量的研究表明将Pt合金化可以调节Pt的电子结构从而提高催化活性,但是其稳定性面临巨大的挑战。尤其是3d过渡金属Fe、Co、Ni等,虽然与Pt形成合金可以显著提高其性能,但是在强酸性和强氧化性的电化学条件下易溶解流失,导致催化剂的结构不稳定,且合金效应消失导致活性降低。 合金根据原子是否有序排列分为有序的金属间化合物和无序的固溶体合金,前者由于形成共价键,生成焓更低,相比于后者具有更高的热力学稳定性,同时早在2010年Shouheng Sun教授就实验证明了,有序的PtFe金属间化合物和无序的PtFe固溶体合金,在酸性条件下浸泡6 h,后者Fe的溶解量远大于前者。随后多种金属间化合物被合成出来并表现出优于对应无序合金的电化学稳定性,可见合金的有序化是一种可行的提高催化剂稳定性的策略。
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