杨阳JACS：电化学氧化甲醇生成CO2气泡模板构建高活性PtFeNi合金电催化剂

纳米

2021-07-17

调控Pt族金属材料的暴露晶面是改善电催化活性的重要方法，对于实现大规模Zn-空气电池ZAB（Zn-air battery）使用可再生能量驱动的器件而言非常重要，但是经典合成方法中需要在催化剂耐久性和催化活性之间进行协调。有鉴于此，美国中佛罗里达大学杨阳（Yang Yang）等报道了一种新型合成Pt系贵金属电催化剂的方法，通过CO₂鼓泡模板方法在电化学合成过程中能够精确调控PtFeNi多孔薄膜材料的Pt金属暴露晶面。

本文要点：

（1）

在该合成方法中，通过电化学甲醇氧化反应产生CO₂气泡，随后作者通过三角波电压连续脉冲对CO₂气泡在PtFeNi合金薄膜表面上产生、吸附、分布、脱附过程进行表征、进行电化学反应，随后通过表面CO₂气泡分布和覆盖情况调控PtFeNi合金的表面形貌和Pt元素的暴露。

（2）

通过这种方法，合成了组成为Pt_1.1%Fe_8.8%Ni的薄膜，其中分布均匀的纳米多孔结构、丰富的Pt暴露位点，当Pt的担载量仅仅为0.01 mg cm^-2，ORR反应半波电位达到0.87 V，OER催化在10 mA cm^-2电流密度中的起始过电势为288 mV。将其组装成的Zn-空气电池，峰值能量密度达到175 mW cm^-2，在长达500 h（750圈电池循环）电压降仅为0.64 V。

本文研究结果说明，通过精确调控纳米晶的微结构能够保持催化剂的耐久条件中改善含Pt合金材料的催化活性。

参考文献

Guanzhi Wang, Jinfa Chang, Supriya Koul, Akihiro Kushima, and Yang Yang*, CO₂ Bubble-Assisted Pt Exposure in PtFeNi Porous Film for High-Performance Zinc-Air Battery, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c04339

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c04339