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磷掺杂的Ru-Pt合金催化剂及其电催化碱性析氢性能
被引量：
1
1
作者
黄荣钦
廖卫平
+3 位作者
晏梦璇
刘石
李远明
康雄武
《电化学》
CAS
北大核心
2023年第5期24-31,共8页
可再生能源驱动电催化水分解产氢气在现代氢能及氢燃料电池可持续发展方面,有着极其重要的地位。其中,性能优良催化剂的设计与开发又是重中之重。本文重点发展了一种磷掺杂的铂-钌合催化剂(Ru-P)#Pt/C),TEM分析确认Ru金属纳米粒子的球...
可再生能源驱动电催化水分解产氢气在现代氢能及氢燃料电池可持续发展方面,有着极其重要的地位。其中,性能优良催化剂的设计与开发又是重中之重。本文重点发展了一种磷掺杂的铂-钌合催化剂(Ru-P)#Pt/C),TEM分析确认Ru金属纳米粒子的球形形态,XRD表征Ru纳米粒子以六方密堆积形式存在。XPS分析进一步说明了Ru以金属态存在,Pt的原子比在14.5%左右,且以轻微氧化的状态存在,表明其可能与P成键。(Ru-P)@Pt合金催化剂在碱性电解液中表现出优异的电解水析氢性能,在10 mA·cm^(-2)的电流密度下的过电位仅为17mVvs.RHE,Tafel斜率值为27mV.dec^(-1),表明该催化剂析氢决速步为Tafel步骤。而同等条件下,仅P掺杂的Ru催化剂及Pt负载的P掺杂的CNT,其性能均远逊于该目标催化剂,表明了P与Pt共掺杂的协同作用。(Ru-P)#Pt/C合金催化剂经过24h耐久性测试,其10mA·cm^(-2)的过电位及稳定性测试后LSV电流仅出现轻微衰退。这表明P掺杂的Ru-Pt合金催化剂中Ru、Pt、P活性位点间的协同作用,显著提高了电催化析氢活性与稳定性,为高性能碱性电解水析氢催化剂的设计打开了广阔的前景。
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关键词
Ru-Pt合金
磷掺杂
协同效应
双活性位点
电解水析氢
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职称材料
低结晶度AuPt-Ru/CNTs合金异质结作为高效多功能电催化剂
2
作者
甘团杰
武建平
+3 位作者
刘石
区文俊
凌彬
康雄武
《电化学》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期38-47,共10页
催化剂的活性与其结构紧密相关,研究催化剂的构效关系以及可控合成高效电催化剂,并探究其催化机制,一直是科学研究的核心。贵金属铂是优异的电解水析氢的催化剂,同时也是直接醇燃料电池阳极氧化的良好催化剂,而贵金属钌是优异的电解水...
催化剂的活性与其结构紧密相关,研究催化剂的构效关系以及可控合成高效电催化剂,并探究其催化机制,一直是科学研究的核心。贵金属铂是优异的电解水析氢的催化剂,同时也是直接醇燃料电池阳极氧化的良好催化剂,而贵金属钌是优异的电解水析氧催化剂。这些与燃料电池及氢能相关的重要反应催化剂,可通过合成Pt、Au及Ru的合金催化剂,通过应力效应、电子效应及团簇效应,可有效提高金属催化剂的活性,并实现多功能电催化性能。本文报道了可控合成低结晶度的AuPt-Ru合金异质结,并通过元素扫描分析及X射线衍射分析确认其结构。该催化剂表现出了非常优异的电催化氧化乙醇活性,其归一化到Pt的质量活性达到了为21.4A·mg^(-1),远远高于对照组样品AuPt及RuAuPt混合相催化剂及文献报道样品。催化剂同样表现出了非常好的乙醇氧化稳定性,但是其活性的衰减与其Ru组分的流失紧密相关。我们同时通过电化学原位红外光谱,研究了该催化剂乙醇氧化中间产物,分析了其反应机理。该催化剂同样表现出了优异的碱性电解水析氢及析氧催化活性,其析氢电流10mA·cm^(-2)对应的过电位为30mV,Tafel斜率为45mV·dec^(-1),优于AuPt及RuPtAu对照组样品。该催化剂优异的电化学性能主要归结于其低结晶度和异质结及其伴随的应力效应及团簇效应。本报道提供了一种可控合成具有异质结结构的金属合金催化剂,突出了其对实现多功能、高性能合金电催化剂的重要性。
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关键词
钌
异质结
AuPt合金
乙醇电氧化
电解水析氢
电解水析氧
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职称材料
题名
磷掺杂的Ru-Pt合金催化剂及其电催化碱性析氢性能
被引量：
1
1
作者
黄荣钦
廖卫平
晏梦璇
刘石
李远明
康雄武
机构
广东慧氢能源科技有限公司
广东
电网
有限
责任
公司
江门供电局
出处
《电化学》
CAS
北大核心
2023年第5期24-31,共8页
基金
supported by the CSG Technology Project(No.GDKJXM20198054).
文摘
可再生能源驱动电催化水分解产氢气在现代氢能及氢燃料电池可持续发展方面,有着极其重要的地位。其中,性能优良催化剂的设计与开发又是重中之重。本文重点发展了一种磷掺杂的铂-钌合催化剂(Ru-P)#Pt/C),TEM分析确认Ru金属纳米粒子的球形形态,XRD表征Ru纳米粒子以六方密堆积形式存在。XPS分析进一步说明了Ru以金属态存在,Pt的原子比在14.5%左右,且以轻微氧化的状态存在,表明其可能与P成键。(Ru-P)@Pt合金催化剂在碱性电解液中表现出优异的电解水析氢性能,在10 mA·cm^(-2)的电流密度下的过电位仅为17mVvs.RHE,Tafel斜率值为27mV.dec^(-1),表明该催化剂析氢决速步为Tafel步骤。而同等条件下,仅P掺杂的Ru催化剂及Pt负载的P掺杂的CNT,其性能均远逊于该目标催化剂,表明了P与Pt共掺杂的协同作用。(Ru-P)#Pt/C合金催化剂经过24h耐久性测试,其10mA·cm^(-2)的过电位及稳定性测试后LSV电流仅出现轻微衰退。这表明P掺杂的Ru-Pt合金催化剂中Ru、Pt、P活性位点间的协同作用,显著提高了电催化析氢活性与稳定性,为高性能碱性电解水析氢催化剂的设计打开了广阔的前景。
关键词
Ru-Pt合金
磷掺杂
协同效应
双活性位点
电解水析氢
Keywords
Ru-Pt alloy
Phosphorus-doping
Synergistic effect
Dual active sites
Water splitting
分类号
TQ116.21 [化学工程—无机化工]
TQ426 [化学工程]
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职称材料
题名
低结晶度AuPt-Ru/CNTs合金异质结作为高效多功能电催化剂
2
作者
甘团杰
武建平
刘石
区文俊
凌彬
康雄武
机构
广东
电网
有限
责任
公司
江门供电局
广东慧氢能源科技有限公司
出处
《电化学》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期38-47,共10页
基金
the National Natural Science Foundation of China(No.U2032151)
CSG Technology Project(No.GDKJXM20198054)。
文摘
催化剂的活性与其结构紧密相关,研究催化剂的构效关系以及可控合成高效电催化剂,并探究其催化机制,一直是科学研究的核心。贵金属铂是优异的电解水析氢的催化剂,同时也是直接醇燃料电池阳极氧化的良好催化剂,而贵金属钌是优异的电解水析氧催化剂。这些与燃料电池及氢能相关的重要反应催化剂,可通过合成Pt、Au及Ru的合金催化剂,通过应力效应、电子效应及团簇效应,可有效提高金属催化剂的活性,并实现多功能电催化性能。本文报道了可控合成低结晶度的AuPt-Ru合金异质结,并通过元素扫描分析及X射线衍射分析确认其结构。该催化剂表现出了非常优异的电催化氧化乙醇活性,其归一化到Pt的质量活性达到了为21.4A·mg^(-1),远远高于对照组样品AuPt及RuAuPt混合相催化剂及文献报道样品。催化剂同样表现出了非常好的乙醇氧化稳定性,但是其活性的衰减与其Ru组分的流失紧密相关。我们同时通过电化学原位红外光谱,研究了该催化剂乙醇氧化中间产物,分析了其反应机理。该催化剂同样表现出了优异的碱性电解水析氢及析氧催化活性,其析氢电流10mA·cm^(-2)对应的过电位为30mV,Tafel斜率为45mV·dec^(-1),优于AuPt及RuPtAu对照组样品。该催化剂优异的电化学性能主要归结于其低结晶度和异质结及其伴随的应力效应及团簇效应。本报道提供了一种可控合成具有异质结结构的金属合金催化剂,突出了其对实现多功能、高性能合金电催化剂的重要性。
关键词
钌
异质结
AuPt合金
乙醇电氧化
电解水析氢
电解水析氧
Keywords
ruthenium
AuPt Alloy
heterostructure
ethanol oxidation
hydrogen evolution
oxygen evolution
fuel cell
分类号
TQ426 [化学工程]
TM911.4 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
磷掺杂的Ru-Pt合金催化剂及其电催化碱性析氢性能
黄荣钦
廖卫平
晏梦璇
刘石
李远明
康雄武
《电化学》
CAS
北大核心
2023
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
低结晶度AuPt-Ru/CNTs合金异质结作为高效多功能电催化剂
甘团杰
武建平
刘石
区文俊
凌彬
康雄武
《电化学》
CAS
CSCD
北大核心
2022
0
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职称材料
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