徐勇Angew:PbRuCu NF高效的堿性電催化HOR
氫氧交換膜燃料電池(HEMFC)的陽極反應(yīng)是將氫氣(H2)可持續(xù)地轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵?;诖耍?strong>廣東工業(yè)大學(xué)徐勇教授等人報道了一種鈀(Pd)修飾的超薄的釕(Ru)基納米花(PbRuCu NF),作為堿性HOR的活性、穩(wěn)定和耐CO催化劑。優(yōu)化后的Pb1.04-Ru92Cu8/C的質(zhì)量活度和比活度分別為1.10 A mgRu-1和5.55 mA cm-2,分別是商品Pt/C的約10倍和31倍。
研究發(fā)現(xiàn),Pb1.04-Ru92Cu8 NFs中*COL和*COB的波數(shù)高于Ru92Cu8 NFs,表明Pb的表面修飾可降低RuCu底物的d-波段中心,從而減弱*CO的吸附。在-0.25~0.75 V電位范圍內(nèi),Pb1.04-Ru92Cu8 NFs上吸附的*CO比Ru92Cu8 NFs上吸附的*CO要低,說明Pb改性可以顯著減弱CO吸附,從而提高CO耐受性。此外,Pb的引入導(dǎo)致*COB/*COL比值顯著增加,說明CO中毒在很大程度上取決于CO的線性吸附。
對比Ru92Cu8 NFs,Pb1.04-Ru92Cu8 NFs的CO吸附歸一化峰面積較小,表明Pb改性后CO吸附,尤其是線性吸附被強(qiáng)烈減弱。在HOR過程中,H2和CO之間存在競爭關(guān)系。
當(dāng)反應(yīng)速率增加時,催化劑上的空活性位無法滿足氫氧化速率的要求,導(dǎo)致陽極氧化顯著,只有通過CO的氧化才能提供足夠的氫氧化活性位點(diǎn)。 Pb改性的效果是通過削弱*H吸附,通過氧化增強(qiáng)抗CO中毒能力來實現(xiàn)的。此外,Pb的引入有助于增強(qiáng)氫氧化物結(jié)合能(OHBE),進(jìn)一步提高HOR的性能。
Pb-Modified Ultrathin RuCu Nanoflowers for Active, Stable, and CO-resistant Alkaline Electrocatalytic Hydrogen Oxidation. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202311722.