《納米快報(bào)》報(bào)道我校Pd基合金氫化物催化劑研究進(jìn)展
氫作為理想的清潔能源之一，有望緩解化石燃料儲(chǔ)量有限和燃燒污染等問題。因此，電催化分解水制氫（HER）是減少環(huán)境污染及實(shí)現(xiàn)可再生清潔能源的重要途徑。開發(fā)高效、穩(wěn)定的制氫催化劑具有重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。近日，華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院、費(fèi)林加諾貝爾獎(jiǎng)科學(xué)家聯(lián)合研究中心的年輕教師賈艷艷博士和戴升教授等人在Nano Letters上發(fā)表了高效穩(wěn)定的Pd-Cu-H催化劑及其在析氫反應(yīng)應(yīng)用的研究。（Nano Lett. 2022, 22, 3, 1391–1397）
Pt作為傳統(tǒng)的HER催化劑，面臨著價(jià)格昂貴，儲(chǔ)量少，反應(yīng)穩(wěn)定性差等問題。Pd作為有望替代Pt的HER催化劑，一直受到較多的關(guān)注，例如，通過加入第二金屬（M）形成Pd基合金（Pd-M）；或者在Pd晶格內(nèi)注入H形成氫化物(PdHx)，都可有效提高Pd基催化劑的HER活性。然而，Pd基催化劑的穩(wěn)定性制約了其在析氫催化反應(yīng)的進(jìn)一步應(yīng)用，Pd-M合金催化劑中的第二金屬M易在反應(yīng)過程中發(fā)生溶解造成合金結(jié)構(gòu)坍塌；PdHx氫化物則通常由高壓條件下制備所得，常壓下不穩(wěn)定，自發(fā)釋放H。作者巧妙結(jié)合了Pd-M和PdHx兩種策略的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)合成了Pd基合金氫化物Pd-Cu-H催化劑，表現(xiàn)出了優(yōu)異的HER催化活性和極好的穩(wěn)定性。
作者發(fā)展了一種先合金化再加氫的策略制備穩(wěn)定的Pd-Cu-H催化劑，借助球差電鏡、X射線衍射和X射線吸收光譜等多種技術(shù)對(duì)催化劑的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了精細(xì)表征，證實(shí)了Pd-Cu-H催化劑的合金氫化物結(jié)構(gòu)。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Pd-Cu-H催化劑在析氫反應(yīng)中表現(xiàn)出了優(yōu)異的催化活性：電流密度為10 mA/cm2時(shí)的過電位僅有28 mV，Tafel斜率僅為23 mV/dec，優(yōu)于金屬Pd、PdCu合金和PdHx氫化物。同時(shí)，Pd-Cu-H催化劑擁有極好的穩(wěn)定性：在HER反應(yīng)5000次循環(huán)后，過電位僅升高了3 mV，Tafel斜率仍保持在23 mV/dec。循環(huán)測(cè)試后的精細(xì)表征證明，Pd-Cu-H催化劑的合金氫化物結(jié)構(gòu)可有效抑制金屬Cu的溶解并減緩H的釋放，使其長(zhǎng)時(shí)間保持高效的HER性能。
?該工作不僅提供了一種常壓條件下制備穩(wěn)定Pd基合金氫化物的普適性方法，而且為設(shè)計(jì)開發(fā)高效穩(wěn)定的Pd基析氫反應(yīng)催化劑提供了新的思路。相關(guān)論文發(fā)表在Nano Letters上，華東理工大學(xué)年輕教師賈艷艷博士為文章第一作者， 臺(tái)灣中央大學(xué)王冠文教授與華東理工大學(xué)戴升教授為通訊作者，華東理工大學(xué)為第一單位。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)、上海市青年科技啟明星計(jì)劃等項(xiàng)目的資金支持。
????原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.1c04840
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com