陈煜教授团队在直接甲醇燃料电池阳极电催化剂研究中取得重要进展

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目前，碱性直接甲醇燃料电池(ADMFCs)的商业化进程受到了阳极甲醇电氧化反应(MOR)动力学缓慢的影响，因此，制备高活性和稳定性的甲醇氧化反应电催化剂对ADMFCs的应用发展至关重要。在碱性介质中具有MOR活性的非铂(Pt)纳米材料，主要包括贵金属钯(Pd)和过渡金属基纳米材料。虽然一些廉价的过渡金属基纳米结构在碱性介质中显示出一定的MOR活性，但在苛刻的电池操作条件下，它们的MOR动力学依旧较为缓慢，稳定性也不足。相比之下，Pd基纳米材料由于其增强的CO耐受性显示出与Pt基纳米材料相当甚至更高的MOR活性。

        我院陈煜教授团队使用一种简便的自模板法，以Pd(II)-DMG配合物纳米棒为前驱体，合成了异质结构的高质量Pd-PdO PNTs。在合成过程中，Pd(II)-DMG配合物纳米棒的煅烧温度决定了产物的组成。Pd-PdO PNTs具有独特的一维多孔中空结构，具有ECSA大、传质快、自身结构稳定性好等优点，使其在碱性介质中具有较高的电催化活性和稳定性。此外，与Pd PNTs相比，Pd-PdO PNTs表现出更强的MOR活性，表明Pd/PdO界面的存在提高了Pd纳米晶的MOR活性。电化学测试和理论计算结果表明，PdO与Pd的协同作用加速了COads的氧化，从而提高了Pd-PdO PNTs的MOR活性和稳定性。在ADMFCs性能测试中，Pd-PdO PNTs作为阳极电催化剂时功率密度是商业化Pd纳米晶的4.6倍且具有更大的开路电压，这样的结果说明Pd-PdO PNTs在ADMFCs器件中的性能优于商业化Pd纳米晶。
        本研究工作为高活性Pd电催化剂的设计提供了一个新的思路，并证明了Pd-PdO-PNTs作为ADMFCs的阳极电催化剂具有极大的应用潜力。相关论文在线发表在Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202000534)上，论文第一作者为我院硕士生研究生王天娇，我院陈煜教授为通讯作者。
        论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000534


       文章来源：陕西师范大学
       陈煜，陕西师范大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。2009年博士提前毕业于南京大学化学化工学院，2015年破格晋升为教授。目前主要从事结构功能纳米材料的设计合成及其在电催化领域中的应用。自2009年独立工作以来，主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和陕西省自然科学基金等9项。迄今发表SCI源期刊论文120余篇，其中作为通讯作者在Angewandte Chemie International Edition, Chemical Science, Nano Energy, NPG Asia Materials, ACS Catalysis, Small, Journal of Materials Chemistry A, ACS Applied Materials & Interfaces, Chemistry–A European Journal, Nano Research, Nanoscale等期刊上发表论文90余篇，论文被他人引用3500余次, H-index为36，其中有10篇论文被评为全球ESI高被引 (1%) 论文。获授权中国发明专利11项，合作编辑《Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide: Fundamentals and Technologies》2章。