Teaching and Research

教学科研

教学科研

碱性氢氧燃料电池(HOAFCs)作为一类零碳排放的能源转换装置,近年来受到广泛的研究关注。然而,碱性条件下阳极氢氧化反应(HOR)的缓慢动力学极大阻碍了HOAFCs的发展与应用。

近日,我校材料学院谢水奋教授课题组在碱性HOR催化材料领域取得重要突破,研究成果以“Local Oxidation Induced Amorphization of 1.5-nm-Thick Pt–Ru Nanowires Enables Superactive and CO-Tolerant Hydrogen Oxidation in Alkaline Media”为题发表在Advanced Functional Materials上。Advanced Functional Materials是Wiley出版社旗下材料科学权威期刊之一,当前影响因子为19.924。

该研究开发了一种原位氧化诱导非晶化的策略,成功制备了直径约为1.5 nm的非晶超细Pt–Ru纳米线(a-Pt53Ru47NWs/C)。在碱性氢氧化反应研究中,a-Pt53Ru47NWs/C展现出了高达13.7 A mgPGM-1的质量活性(商业化Pt/C的65倍)和优异的CO耐受性。机理研究表明,无序的a-Pt53Ru47NWs/C中“Pt–Ru–O”、“Pt–O–Ru”原子级异质结所形成的双金属合金效应和电子效应可以同步调节*H和*OH的吸附强度,促进碱性HOR反应动力学。更重要的是,非晶纳米线内部催化位点之间极小的原子空间有利于小分子H2扩散和*H溢出,同时阻止体积较大的CO分子毒化内部活性位点,可以有效地提高HOR中的催化活性位点数。这种内部催化活性位点对CO的选择性屏蔽效应与表面富集的*OH共同提高了a-Pt53Ru47NWs/C的CO耐受性。这项工作揭示了低维无序纳米材料在电催化领域的结构优势,并为设计高活性、高CO耐受性的碱性HOR电催化剂提供了一种全新的策略。(文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202304125

该成果在谢水奋教授(独立通讯作者)指导下,主要由我校2020级硕士研究生王淑棚(第一作者,已申请硕博连读)和付露红博士(共同一作)完成;课题组黄虹浦、符妙、蔡俊林、吕梓禧等研究生提供了相应协助;得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金和华侨大学科研基金资助。

111.png

(编辑:蔡君韬)