终局简介
钌（Ru）算作氢氧化反映（HOR）的最好候选材料之一，在阴离子交换膜燃料电板（AEMFCs）中引起了平日的情愫，但由于其具有很强的氢氧根亲和性，在碱性条目下能源学冉冉。
基于此，厦门大学黄小青教师、常熟理工学院耿洪波教师和中科院苏州纳米本领与纳米仿生盘问所徐勇盘问员（共同通信作家）等东说念主报说念了在RuCu上外延Pt的三元中空纳米笼（Pt-RuCu NCs）算作高效的HOR催化剂，并将其诳骗于AEMFCs。集合X射线光电子能谱（XPS）、X射线接收能谱（XAS）、原位傅立叶变换红外光谱（FTIR）和密度泛函表面（DFT）议论标明，优化后的Pt8.7-RuCu NCs/C上的电子从Pt蜕变到Ru，改变了电子性质并调动了H*和OH*的吸附特点，从而权贵普及了HOR性能。
测试终局标明，优化后的Pt8.7-RuCu NCs/C的质地活性为5.91 A mgPt+Ru-1，辞别是RuCu NCs/C（1.38 A mgPt+Ru-1）、PtRu/C（1.83 A mgPt+Ru-1）和Pt/C（0.37 A mgPt-1）的3.3倍、2.2倍和15.0倍。更进攻的是，AEMFC在电流密度为3.35 A cm-2时，比峰值功率密度达到15.9 W mgPt+Ru-1，权贵高于大无数PtRu-基燃料电板。本责任建议了一种高效的催化剂用于碱性HOR和AEMFCs，将引起化学、材料和能源等多个鸿沟的盘问东说念主员的酷好。
伸开剩余81%有关责任以《Hollow Pt-Encrusted RuCu Nanocages Optimizing OH Adsorption for Efficient Hydrogen Oxidation Electrocatalysis》为题发表在最新一期《Angewandte Chemie International Edition》上。
黄小青，2005年于西南大学获理学学士学位，2011年于厦门大学获理学博士学位，2011—2014年在好意思国加州大学洛杉矶分校黄昱教师和段镶锋教讲课题组从事的博士后盘问，2014年于今先后于苏州大学、厦门大学任特聘教师、博士生导师。2020年获国度凸起后生科学基金资助。
笔据Wiley官网检索，共有33篇，其中有9篇不妥当，这是黄小青教师发表的第24篇Angew！
图文解读
在十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的存鄙人，通过Ru和Pt两步电替换铜（Cu）合成了三元中空腹纳米笼（Pt-RuCu NCs）。在不添加CTAB的情况下，得回尺寸均一的RuCu纳米颗粒，平均直径为26.3 nm，Cu和Ru的原子比为91.3: 8.7。在CTAB存鄙人，Cu核和Ru之间发生电替换，从而造成中空RuCu纳米笼（RuCu NCs）。在第二步，RuCu NCs与H2PtCl6·6H2O之间的电替换造成三元PtRuCu纳米笼（Pt-RuCu NCs）。高角度环形暗场（HAADF）图像，阐明了Pt-RuCu NCs的中空结构。元素映射和线扫描终局标明，Pt、Ru、Cu元素均匀溜达在中空纳米笼上。
图1.合成与刻画表征
对比RuCu NCs/C、商用PtRu/C和商用Pt/C，Pt8.7-RuCu NCs/C败表示更高的HOR活性。同期，交换电流撤职以下趋势：Pt8.7-RuCu NCs/C（1.69 mA） > PtRu/C（1.45 mA） > RuCu NCs/C（1.30 mA） > Pt/C （0.58 mA），败露了Pt8.7-RuCu NCs/C的最快反映能源学。值得小心的是，Pt8.7-RuCu NCs/C的质地活性达到5.91 A mgPt+Ru-1，权贵高于RuCu NCs/C（1.38 A mgRu-1）、PtRu/C（1.83 A mgPt+Ru-1）、Pt/C（0.37 A mgPt-1）和大无数已报说念的催化剂。此外，Pt8.7-RuCu NCs/C在10000 s内的踏实性赫然更好，惟有8%的电流衰减，赫然优于RuCu NCs/C、PtRu/C和Pt/C。
更进攻的是，ag百家乐开奖使用Pt8.7-RuCu NCs/C催化剂的燃料电板在3.35 A cm-2的大电流密度下，以H2/O2为原料气，峰值功率密度（PPD）达到1.59 W cm-2，杰出了当今最先进的PtRu/C基燃料电板的PPD（1.17 W cm-2，2.35 A cm-2）。同期，领受Pt8.7-RuCu NCs/C的燃料电板在空气（无CO2）环境下，在2.06 A cm-2时的PPD为1.03 W cm-2，优于PtRu/C（1.85 A cm-2时的0.92 W cm-2）。在H2/O2条目下，使用Pt8.7-RuCu NCs/C的燃料电板的比峰值功率密度达到15.9 W mgPt+Ru-1，权贵杰出了大无数使用PtRu-基催化剂的燃料电板。
图2.催化性能
轮回伏安法（CV）弧线败露，Pt8.7-RuCu NCs/C在0.098 V处有氧化峰，高于PtRu/C，但低于RuCu NCs/C和Pt/C，标明Pt8.7-RuCu NCs/C具有中等的氢集合才智。在KOD溶液中，Pt8.7-RuCu NCs/C和RuCu NCs/C的HOR性能赫然低于在KOH溶液中的性能，了得了OH物种在HOR历程中的要津作用。值得小心的是，Pt的引入裁汰了RuCu NCs/C的亲氧性，对比RuCu NCs/C，Pt8.7-RuCu NCs/C的H/D影响较弱。在酸性和碱性电解质中，RuCu NCs/C的CO剥离峰电位王人低于Pt8.7-RuCu NCs/C，标明将Pt引入RuCu NCs/C可裁汰其亲氧举止。
图3. XPS、XANES和EXAFS光谱表征
图4.原位FTIR光谱表征
通过密度泛函表面（DFT）议论，作家盘问了内在催化机理，以优化后的Pt8.7-RuCuNCs（002）和RuCu NCs（002）结构为模子。Pt的掺入，改变了RuCu NCs从产水到OH*吸附的速度决定举止（RDS）。从H*和OH*吸附能图可看出，Pt的加入不错减少RuCu NCs名义对H*和OH*的吸附，故意于H*和OH*的转移生成水。与RuCu NCs比较，Pt8.7-RuCu NCs的H*和OH*集合能较弱，这是由于Pt-RuCu NCs的d带中心较低，为-1.63 eV，而RuCu NCs为-1.54 eV。
此外，OH*与催化剂间的电荷密度差溜达分析标明，Pt8.7-RuCu NCs的电荷蜕变量为0.59 e，高于RuCu NCs的0.53 e，引入的Pt算作供体为体系提供了更多的电子，导致d带中心的减小。Pt8.7-RuCu NCs的d带中心向下转移使d带反键轨说念充满了更多的电子，加快了H*和OH*造成H2O*的蜕变。而RuCu NCs上较强的氢和氢氧集合能导致H*和OH*中间体转移冉冉，截止了H2O*造成的反映能源学，并导致高能垒。
图5. DFT议论
文件信息
Hollow Pt-Encrusted RuCu Nanocages Optimizing OH Adsorption for Efficient Hydrogen Oxidation Electrocatalysis. Angew. Chem. Int. Ed.ag百家乐解密, 2024,
发布于：黑龙江省