合金化能够通过调节氧化中间体的热力学,实现显著增强Pd催化剂的ORR性能。但是Pd合金活化O2的能力并不让人满意,这使得无法进一步增强ORR动力学。
有鉴于此,北京大学郭少军教授、哈尔滨工业大学于永生教授等报道精确合成自旋极化PdCu-Fe3O4面内异质结,显著增强O2活化,促进ORR催化反应的动力学。
发现设计的面内异质结结构不仅能够调控Pd位点的d能带中心,降低氧化中间体物种的吸附,而且引入亲电Fe位点促进活化O2,PdCu-Fe3O4面内异质结催化剂达到目前为止最高的Pd催化剂性能。
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原位电化学光谱表征和DFT理论计算结果表明,PdCu-Fe3O4的Fe位点具有串联催化反应机理,其中首先活化O2分子,随后生成的氧化中间体物种转移到Pd位点,完成随后的质子耦合电子转移,因此实现了优异的ORR电催化性能。
参考文献
Menggang Li, Guanghui Han, Fenyang Tian, Lu Tao, Linke Fu, Lu Li, Chenhui Zhou, Lin He, Fangxu Lin, Shipeng Zhang, Weiwei Yang, Xiaoxing Ke, Mingchuan Luo, Yongsheng Yu, Bingjun Xu, Shaojun Guo, Spin-Polarized PdCu–Fe3O4 In-Plane Heterostructures with Tandem Catalytic Mechanism for Oxygen Reduction Catalysis, Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202412004
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202412004