主要观点总结
本文主要介绍了北京大学郭少军教授、吕帆等人报道的一种新型六方密堆积(hcp)金属间多元Pd金属烯,该材料具有优异的HOR催化活性、耐久性和抗CO毒化能力。通过合成与表征,发现Ru-O 3 位点的均匀分散有助于降低HOR中间体(*H,*OH,*H 2 O)的结合能,形成有利于反应发生的路径。该研究展示了高价态Ru和表面O物种增强协同作用和水分子重组的作用。
关键观点总结
关键观点1: 研究背景
二维合金催化剂具有前景,但面临功能稳健性和活性位点表现异质性等问题。
关键观点2: 研究成果
合成了一种非常规的六方密堆积(hcp)金属间多元Pd金属烯,其中均匀分散Ru-O 3 位点,克服了电催化剂的问题和挑战。这种含Pd多元金属烯具有优异的HOR催化活性、耐久性和抗CO毒化能力。
关键观点3: 材料合成与表征
以PdIr金属烯作为目标催化剂,通过加入Pt(acac) 2 产生丰富的Ru,合成四元金属烯PdIrMoPt(QMene)或五元金属烯PdIrRuMoPt(PMene)。PMene-Ru 0.18 样品具有31.0和33.5°特征峰,非传统的hcp晶体结构,晶格收缩,具有层状有序结构。
关键观点4: 电化学性质及表现
PMene-Ru 0.18 样品的j k,m 达到11.5mA μg -1 ,j k,s 达到12.18mA cm -2 ,分别比Pt/C高32.5倍和22.9倍。具有优异的交换电流密度和可逆性,比报道的Pd基HOR电催化剂具有更高的比活性和质量活性。
关键观点5: 稳定性和抗CO毒化性能
PMene-Ru 0.18 样品在加速老化测试过程中表现出优异的稳定性,抗CO毒化性能也比商业PtRu样品显著改善。
关键观点6: 机理研究和理论计算
通过电子顺磁共振(ESR)、XPS O1s表征和DFT理论计算等手段,研究了Ru-O 3 位点在催化剂表面的关键作用。Ru-O 3 结构能够降低Pd位点周围的电子密度,影响Pd-H键,从而平衡各种中间体物种的结合能。
文章预览
五元金属烯的相变和Ru-O 3 位点增强HOR的示意图 原子层厚度的二维合金催化剂是具有前景的电催化剂,但是面临着缺乏功能稳健性,而且活性位点表现异质性。 有鉴于此, 北京大学郭少军教授、吕帆等人 报道合成一种非常规的六方密堆积(hcp)金属间多元Pd金属烯,其中均匀分散Ru-O 3 位点,克服了电催化剂的问题和挑战。这种含Pd多元金属烯具有优异的HOR催化活性,耐久性和抗CO毒化能力。质量活性和交换电流密度分别达到11.5mA μg -1 和1.0mA cm -2 ,这是目前报道的Pd基HOR催化剂反应动力学最快的。原位Raman光谱表征和理论计算结果表明,有序金属排列产生增强的配体效应,强化羟基和H 2 O吸附,均匀的Ru-O 3 位点有助于降低HOR中间体(*H, *OH, *H 2 O)的结合能,形成有利于反应发生的路径。这项研究展示了高价态Ru和表面O物种增强协同作用和水分子重组
………………………………