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北京化工大学&奥克兰大学Angew:利用焦耳加热的配体工程技术控制Pt6/OCNT纳米簇,强化HOR...

研之成理  · 公众号  · 科研  · 2024-10-04 12:43
    

主要观点总结

北京化工大学田书博副教授和奥克兰大学王子运博士团队在《Angewandte Chemie》期刊上发表了一篇题为“Hexa-atom Pt Catalyst Fabricated by a Ligand Engineering Strategy for Efficient Hydrogen Oxidation Reaction”的论文。该研究成功开发了一种原子级精确的支撑纳米簇催化剂(APSNCs),特别是针对铂(Pt)六原子簇催化剂(Pt6/OCNT)。该催化剂具有特定的平面结构,表现出卓越的性能,包括高效氢氧化反应(HOR)的催化活性、稳定性和抗CO中毒能力。其质量活性高达18.37 A·mgpt^-1,超越了商业化的Pt/C催化剂。该研究通过配体工程策略设计和合成了一种新型的APSNCs催化剂,揭示了其在能源电催化领域的应用潜力。该论文还介绍了合成过程、性能测试和理论分析,为未来催化剂的研究和应用提供了新的视野和可能性。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

随着氢燃料电池的发展,开发高效且成本效益的催化剂至关重要。原子级精确的支撑纳米簇催化剂(APSNCs)因其独特的结构优势为解决这一问题提供了新的思路。

关键观点2: 研究成果

本研究成功开发出一种原子级精确的支撑Pt6纳米簇催化剂(Pt6/OCNT)。该催化剂具有明确的结构,其铂位点完全暴露且电子结构独特,表现出出色的氢氧化反应性能。其质量活性高于相应的Pt单原子催化剂(Pt1/OCNT)和Pt/C催化剂。

关键观点3: 合成策略

研究团队采用配体工程策略,通过化学还原过程得到配体保护的Pt纳米簇,并成功将其支撑在氧化碳纳米管(OCNT)上。该策略实现了金属原子数目的精确控制和结构的稳定维持,解决了在合成和催化过程中难以控制分散和易聚集的问题。

关键观点4: 性能测试

Pt6/OCNT催化剂在酸性条件下的氢氧化反应性能表现出色,连续操作24小时后仍显示出卓越的稳定性。此外,该催化剂还表现出良好的抗CO中毒能力,性能超越了商业化的Pt/C催化剂。

关键观点5: 理论支持

通过密度泛函理论(DFT)计算,揭示了Pt6/OCNT催化剂高活性的根源:优化的d带电子态和适中的氢吸附强度。这些特性源于Pt6纳米簇的金属性和共价性的混合特性。


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