高指数晶面与掺杂策略能够为Pt基纳米材料带来意想不到的效果,但将两者优势相结合以构建适用于直接质子/阴离子交换膜醇类燃料电池的先进双功能阳极电催化剂仍面临巨大挑战。近期,化学与化工学院袁强教授课题组(纳米与能源工程创新课题组)在燃料电池阳极电催化剂的研究中取得研究进展。该研究结果以“High-index facet-rich quaternary PtCuFeCo octopods as anti-CO poisoning bifunctional electrocatalysts for direct methanol/ethylene glycol fuel cells”为题发表在期刊《Chemical Science》上(中科院一区Top、自然指数期刊,影响因子7.4)。第一作者为2023级博士研究生董开宇,指导老师为袁强教授。
该研究工作通过双活性辅助子掺杂策略成功合成了具有高指数晶面的四元Pt41.8Cu51.6Fe5.0Co1.6八足体纳米晶(ODNs)。电化学活性分析表明,Pt41.8Cu51.6Fe5.0Co1.6 ODNs/C可作为酸性MOR和碱性EGOR的双功能电催化剂,在实际直接质子交换膜甲醇燃料电池和直接阴离子交换膜乙二醇燃料电池中均展现出优于商业Pt/C的高功率密度。Pt41.8Cu51.6Fe5.0Co1.6 ODNs/C优异的活性源于高指数晶面的暴露表面以及通过合金化优化Pt d带中心;此外,原位光谱证实了近表面的亲水Fe和Co辅助元素也促进了活性羟基物种的生成,进一步提升了6e− MOR和10e− EGOR过程以及抗CO中毒能力。
袁强:贵州大学化学与化工学院教授,博士生导师。2006年毕业于厦门大学,先后在清华大学、新加坡国立大学和国王阿卜杜拉科技大学从事博士后研究。袁强教授课题组近二十年来一直致力于金属纳米材料的设计、合成方法学、结构表征及其在氢/液体燃料电池和电化学水解制氢/氧的应用性能研究。以第一/通讯作者在Nature Communications, Advanced Materials, Advanced Functional Materials,Advanced Energy Materials, Nano Letters, Journal of Energy Chemistry, Rare Metals, Nano Research, Chemical Science, Chemical Engineering Journal等SCI期刊发表科研成果50多篇(自然指数期刊19篇),被Nature等期刊引用2400余次,H指数28。
一审:王海燕 一校:任雪莹
二审:吕梦岚 二校:林 敏
三审:杨 静 三校:何思瑶