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卡塞薩特大學–無表面活性劑的钯納米立方體在表面改性石墨烯催化劑上增強甲酸的電氧化

作為用于便攜式設備和汽車的替代能源系統之一,直接甲酸燃料電池(DFAFCs)已得到廣泛關注并迅速發展。然而,電能需要活性和選擇性金屬納米催化劑來達到最高的電化學活性。在這裡,我們提出了裝飾在功能化石墨烯(fG)上納米立方形狀的钯納米顆粒(PdNPs),其中表面改性是通過無表面活性劑的方法獲得的。XRD和HRTEM結果表明,主要被(100)包圍的11 nm和高分散的Pd納米立方(PdNCs)成功地沉積在官能化石墨烯(PdNCs/fG)上,并作為電催化劑用于甲酸的增強氧化。與商用Pd/C催化劑相比,我們的PdNCs/fG催化劑對甲酸氧化表現出顯着的質量活性(494.50 A/g,超過100倍),未改性的石墨烯或還原氧化石墨烯上PdNPs(PdNPs/rGO)的活性超過20倍)。此外,我們的催化劑表現出更好的穩定性和更高的抗CO性能。PdNCs/fG催化劑對甲酸氧化至20.37 A/m2也具有優異的比活性。該研究證明了{100}面對PdNCs的高選擇性位點的協同作用,以及從改性石墨烯到Pd金屬催化劑的支持在燃料電池應用中開發電催化劑的巨大潛力。

Figure 1.合成fG和fG上Pd NCs的示意圖。

Figure 2. 雲母片上rGO(a)和fG(b)的AFM圖和平均厚度。

Figure 3. PdNCs/fG(a)和PdNPs/fG(b)的尺寸分布直方圖和TEM圖像;PdNCs/fG(c)和PdNPs/fG(d)具有晶格(上插圖)和FFT模式(下插圖)的HR-TEM圖。

Figure 4. 在N2氣氛下,0.5 M H2SO4中記錄的循環伏安圖,掃描速率為50 mV/s。

Figure 5. 在N2氣氛下,在2.0 M HCOOH和0.5 M H2SO4的混合物中,沿反應1000秒記錄的計時安培曲線。

Figure 6. 在氮氣氣氛下,0.5 M H2SO4和2.0 M HCOOH混合物中記錄的循環伏安圖,掃描速率為50 mV/s。

相關研究成果于2019年由卡塞薩特大學Patraporn Luksirikul課題組,發表在Applied Surface Science(2019, 471, 176–184)上。原文:Electrooxidation of formic acid enhanced by surfactant-free palladium nanocubes on surface modified graphene catalyst。

本文來自石墨烯雜志,本文觀點不代表利特納米立場,轉載請聯系原作者。

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