我校材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授呂逍課題組與格里菲斯大學(xué)教授姚向東合作以“Gradient-driven design of stable Pt-Ni core-shell nanostructure for acidic oxygen reduction electrocatalysis”為題在國(guó)際期刊《Advanced Materials》上發(fā)表論文。
《Advanced Materials》期刊是材料與化學(xué)領(lǐng)域的頂尖期刊，在國(guó)際材料科學(xué)界享有盛名。《Advanced Materials》在工程與計(jì)算科學(xué)大學(xué)科領(lǐng)域所有雜志中排名第一，在材料與化學(xué)領(lǐng)域非綜述類雜志中排名第二。2019年該期刊的影響因子為27.398，CiteScore為23.77。
氧還原反應(yīng)（ORR）是質(zhì)子交換膜電池(PEMFC)和金屬空氣電池等新能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化器件的關(guān)鍵半反應(yīng)。而以碳為載體的鉑納米粒子(Pt/C)具有優(yōu)異的電催化氧還原性能。由于Pt/C催化劑成本過(guò)高、穩(wěn)定性差，鉑納米顆粒在酸性體系下易發(fā)生溶解與遷移，極大地限制了其在質(zhì)子交換膜電池的應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)一種高活性、高穩(wěn)定性的新型氧還原反應(yīng)電催化劑成為質(zhì)子交換膜電池發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。該項(xiàng)工作首先在石墨烯襯底上制備了成分從表面到內(nèi)部呈梯度分布的納米Pt-Ni合金顆粒，然后采用部分去合金化的方法制備了具有缺陷Pt表面的Pt-Ni合金核-殼納米粒子。
電化學(xué)測(cè)試結(jié)果顯示，Pt-Ni@PtD/G催化劑在酸性（0.1M HClO4）電解液中表現(xiàn)出良好的催化性能，其質(zhì)量活性比Pt/C催化劑高3倍。由于Pt原子殼層在表面作為保護(hù)性“盔甲”，可防止鎳原子在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)一步溶解，在酸性溶液中表現(xiàn)出優(yōu)異的氧還原反應(yīng)穩(wěn)定性。該文首次采用了合金成分的梯度分布調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了表面富缺陷的核殼結(jié)構(gòu)催化劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該項(xiàng)工作通過(guò)缺陷工程和微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控為制備高效和高耐久性的核殼電催化劑提供了一種新的設(shè)計(jì)策略。
發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文是遼寧省一流學(xué)科建設(shè)的標(biāo)志性成果之一，該項(xiàng)成果的產(chǎn)生對(duì)提升我校材料科學(xué)與工程學(xué)科的影響力具有非常重要的作用。（文/呂樹(shù)國(guó)）
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