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新型燃料电池阳极催化剂展现出优异的催化性能

苏州大学功能纳米与软物质研究院的李彦光教授课题组与美国斯坦福大学戴宏杰教授课题组等近日在燃料电池阳极催化剂的研究中取得了重大突破。他们通过简单两步化学方法制备了Pt/Ni(OH)2/rGO三元结构催化剂。通过仪器表征,观察到Pt纳米颗粒均匀地长在了Ni(OH)2/rGO体系中。在甲醇氧化测试中,他们合成的Pt/Ni(OH)2/rGO三元结构催化剂具有比商业化Pt/C还大的电流密度,更为关键的是,在耐久性测试中,这类催化剂在500000s的测试后性能几乎没有任何衰减,运行时间为现在报道催化剂的2到3个数量级。研究人员将这优异的性能归功于它独特的组份与结构:Pt为甲醇氧化催化的活性位点;Ni(OH)2能进一步将甲醇氧化产生的中间“毒物”(CO)进一步氧化,避免作为催化活性位点的Pt中毒而活性降低;石墨烯优良的导电性是作为载体最为关键的优势,除此之外其独特的二维结构能防止负载的Pt和Ni(OH)2团聚。他们也进行了一氧化碳氧化测试,发现Pt/Ni(OH)2/rG比Pt/C以及PtRu/C催化对CO氧化的电位更负,在i-t测试中他们也没发现Pt/Ni(OH)2/rGO在加入CO之后有明显的电流衰减。这些数据都表明了他们合成的Pt/Ni(OH)2/rGO催化剂具有优异的抗一氧化碳中毒性能,因此表现出出乎意料的耐久性。该项研究对设计新型燃料电池阳极催化剂具有指导意义。

Pt/Ni(OH)2/rGO三元结构催化剂对CO抗中毒的机理图以及甲醇氧化C-V曲线和i-t曲线


该项研究成果发表在《Nature Communications》上(doi:10.1038/ncomms10035)


http://www.nature.com/ncomms/2015/151125/ncomms10035/full/ncomms10035.html  


原文标题:Highly active and durable methanol oxidation electrocatalyst based on the synergy of platinum–nickel hydroxide–graphene


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