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Pt/RuCeOx-PA:选择性负载单原子铂增强高电流密度下的氢溢流效应

氢能是公认的清洁能源,通过电化学转化技术分解水是获得高纯氢的有效方法,开发高性能析氢电催化材料对清洁可再生能源的开发利用具有重要作用。目前,铂是最有效的析氢催化材料,如何在减少铂的用量的同时,提高电催化材料的性能,尤其是在高电流密度下的析氢活性,对电解水等相关电化学技术的实际应用具有重要意义。其中通过催化材料组分设计,加速氢物种在催化表面转移扩散,可以实现催化活性位点的高效利用,提升催化材料的整体活性。因此针对多组分催化材料的结构设计和定向合成具有重要理论意义和实际应用价值。


近日,北京化工大学王峰教授、张正平副教授课题组等人利用钌铈双金属氧化物异质结结构特性,在RuO2表面选择性负载单原子铂,构建高效的氢溢流通道,促进其在高电流密度下析氢催化性能。


该工作根据双金属氧化物异质结结构特性,采用紫外光活化(photo-activation)的方式在RuCeOx双金属氧化物的RuO2相上定向负载原子级分散的铂(0.49%),有效的丰富了多组分材料的氢溢流通道,最大程度提高铂的利用率。采用该方法制备的Pt/RuCeOx-PA催化材料具有极高的析氢催化活性,在高电流密度下表现出超越商业Pt/C(20%)催化剂的性能。

光活化定向负载示意图


这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上,文章的第一作者是北京化工大学硕士研究生刘彤彤


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Selective loading of atomic Pt on a RuCeOx support enables stable hydrogen evolution at high current densities

Tongtong Liu1, Wenbin Gao, Qiqi Wang, Meiling Dou, Zhengping Zhang*, Feng Wang*

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI:10.1002/anie.202009612


作者简介

王峰,教授,博士生导师,现任北京化工大学副校长、材料电化学过程与技术北京市重点实验室主任。2011年获国家杰出青年科学基金资助,2007年入选教育部新世纪优秀人才支持计划。主要研究方向包括多元多尺度非贵金属电催化材料及其在燃料电池、金属-空气电池、废水处理等方面的应用,生物基/纳米炭材料及其在环境、储能领域的应用,以及电化学检测、光电催化等方面的研究。近年来在Adv. Mater.,Adv. Funct. Mater.,Adv. Energy Mater.,Angew. Chem. Int. Ed.,Nano Energy,ACS Catal.,Small 等国际知名期刊发表研究SCI论文190余篇。国内授权发明专利45件,国际授权PCT专利2件。研究开发的“氧阴极低槽电压离子膜法电解制烧碱技术”建成了全国首套氧阴极离子膜烧碱工业化示范生产装置,入选国家“十一五”重大科技成果展。


https://www.x-mol.com/university/faculty/50251


张正平,北京化工大学副教授。2017年毕业于北京化工大学材料科学与工程专业,获工学博士学位。主要从事炭基活性电极材料的合成制备、密度泛函理论计算以及电极设计组装。在Adv. Mater.,Adv. Funct. Mater.,Angew. Chem. Int. Ed.,Nano Energy,Small 等学术期刊发表SCI收录论文46篇,申请国家发明专利2项。


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