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上海交通大学在料电池纳米电催化剂的原位液相腐蚀研究上取得重要进展_上海硅酸盐研究所

上海硅酸盐研究所 免费考研网/2018-05-05

最近,上海交通大学材料科学与工程学院的邓涛团队的邬剑波研究小组在燃料电池纳米电催化剂的原位液相腐蚀研究上取得重要进展。该团队利用透射电子显微镜实时研究燃料电池催化剂腐蚀动态过程,揭示了催化剂在电催化反应应用中的性能失活机理,对设计高稳定性的催化剂有着重要的指导意义。其相关研究成果“Nanoscale Kinetics of Asymmetrical Corrosion in Core-shell Nanoparticles” (DOI: 10.1038/s41467-018-03372-z)以上海交大为第一单位发表于Nature Communications杂志。

  随着近年来燃料电池的急速发展,急迫需要寻求一种高活性和高稳定性的燃料电池催化剂。但是高活性催化剂多数是利用活泼金属与铂合金化,形成金属二元或者多元的固溶体或者核壳结构,伴随着电催化反应的进行会出现活泼金属组分大量持续的腐蚀析出现象,从而破坏了最优合金组分,大大降低了金属催化剂的反应活性,严重影响催化剂稳定性,这使得研究燃料电池腐蚀演化过程和机理非常必要。

  研究团队利用原位透射电子显微镜技术,在液相中实时观察三种不同结构(无缺陷的、角缺陷、面缺陷)的Pd@Pt立方体电催化剂的腐蚀过程。研究发现电偶腐蚀和卤素腐蚀两种腐蚀模式共同导致了颗粒内部Pd核的腐蚀溶解并最终形成Pt立方体外壳。进一步的研究表明,电偶腐蚀优先发生在配位数较低表面能较高的角处区域,呈现由角向中心方向的缓慢腐蚀;卤素腐蚀是由周围液相环境中的Br-离子导致的沿着缺陷方向的快速腐蚀,且其与电偶腐蚀之间存在着竞争与制约的关系。研究发现通过对表面缺陷的抑制控制是提高这类原子层核壳电催化剂由于腐蚀导致的稳定性的关键,该研究对设计高稳定性的燃料电池催化剂有着重要的指导意义,开辟了利用原位表征技术研究催化剂稳定性的新手段。



  图1 Pd@Pt纳米立方体颗粒在TEM液相环境下的三种原位腐蚀

  (a)无缺陷 (b)有角缺陷 (c)有面缺陷

  

图2 三种Pd@Pt纳米立方体颗粒的腐蚀速率比较

  该研究是邬剑波博士继在Advanced Materials和ACS Nano等权威期刊上发表原位观察Pt纳米线的气相生长、Pt纳米颗粒的腐蚀等工作后的又一研究成果。上海交通大学材料科学与工程学院的邬剑波特别研究员,浙江大学材料科学与工程学院的张辉教授和美国加州大学尔湾分校的潘晓晴教授为本论文的共同通讯作者,上海交通大学材料科学与工程学院的博士研究生陕皓和美国加州大学尔湾分校的高文旆博士为本论文的共同第一作者。

  上述研究得到中组部“青年****”、中组部“****”青年拔尖人才、国家重点研发计划、国家自然科学基金、美国国家自然基金等项目的资助。
来源:交通大学http://smse.sjtu.edu.cn/news-content.asp?id=1988
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    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 石墨烯纳米带的边缘修饰,加速对其缺陷的了解_上海硅酸盐研究所
    石墨烯碳原子以sp2杂化轨道组成六角型蜂巢晶格结构使其具有很多特性。但石墨烯在制备过程中不可避免的会产生晶格缺陷。新加坡南洋理工大学的AnastassiaSorkin和HaibinSu以及香港科技大学的研究人员报告了他们的实验模拟结果,这些结果有助于我们更好地理解晶格缺陷的形成方式,及其修饰机制。  ...
    上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05
  • 新方法让纳米材料组装合成“指哪长哪”_上海硅酸盐研究所
    可以按照自己的意愿,在纳米结构上的指定位置进行其他金属元素的再生长和功能化,还能根据需要分成多个步骤进行纳米合成……记者16日从南京工业大学获悉,该校陈虹宇教授团队设计开发的纳米材料全新合成方法,为纳米科技领域提供了一种前所未有的合成能力,相关研究成果日前发表在《自然·通讯》上。  据论文共同第一作 ...
    上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05
  • 深圳先进院成功制备钙钛矿/黑磷低维复合纳米材料_上海硅酸盐研究所
    近日,中国科学院深圳先进技术研究院研究员喻学锋与副研究员李佳合作在钙钛矿/黑磷复合纳米材料的研究领域取得新进展,通过简单的液相制备工艺成功在黑磷纳米片上原位生长全无机钙钛矿纳米晶颗粒,制备出了零维钙钛矿/二维黑磷的低维异质结结构,展现出优良的光电应用潜力。相关成果Insitugrowthofall- ...
    上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05
  • 纳米金刚石催化过硫酸盐除污染研究取得新进展_上海硅酸盐研究所
    过硫酸盐高级氧化技术具有氧化能力强、水质适用范围广、药剂储运方便等优势,已成为水污染治理领域的前沿热点课题。高效异相催化体系的构建是过硫酸盐氧化技术的主要研究方向,其核心在于高性能异相催化剂的设计。围绕这一核心,国内外学者开展了大量卓有成效的工作,获得了以钴基为代表的系列高效金属基催化剂。然而,这些 ...
    上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05
  • 硒化镓纳米带:飞焦级光脉冲的非线性光频转换_上海硅酸盐研究所
    由于二维原子晶体材料在尺度上小于激光的相干长度,在用作光频转换的非线性材料时,在其透明波段的二阶非线性光频变换过程都能满足相位匹配条件,因此,使用二维原子晶体材料有望实现超宽带的光频转换。在诸多二维原子晶体材料中,硒化镓微纳晶片拥有较高的二阶非线性系数,理论上可以获得较高的非线性光频转换。但目前对硒 ...
    上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05
  • 金属氧化物/石墨烯纳米片复合材料展现出前所未有的储能性能 -来自日本筑波国家材料..._上海硅酸盐研究所
    日本筑波国家材料科学研究所一个小组描述了迄今为止所报道的超晶格类MnO2/石墨烯2D纳米结构的合成。夹在石墨烯层之间的单层金属氧化物纳米片显示出创纪录的储能效果。  夹在石墨烯层之间的单层金属氧化物纳米片显示出创纪录的储能效果。纳米材料独特的物理性能是实现高性能储能器件的关键。例如,多层二维(2D) ...
    上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05
  • 新型净水滤纸可高效去除重金属和细菌_上海硅酸盐研究所
    美国斯坦福大学医学中心等机构的研究人员最新开发出新型纳米净水滤纸,这种介孔陶瓷膜产品在不使用电压、化学品或重力自流过滤的情况下,能高效过滤掉铅和砷等重金属以及细菌和病毒。  研发团队研究人员、斯坦福大学医学中心副教授程震接受新华社记者采访时说,该产品的核心技术是夹在两层纸中间的介孔陶瓷层,在半张A4 ...
    上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05
  • 上海交通大学在非晶合金微观变形机制研究中取得重要进展_上海硅酸盐研究所
    近期,上海交通大学材料科学与工程学院李金富教授、孔令体教授团队在非晶合金剪切变形原子机制的研究中取得重要进展。该团队基于对非晶合金中局域原子重排事件的最低能量路径随宏观变形演化的分析,建立起定量的理论模型,并通过对非晶势能曲面的抽样搜索,成功预测出非晶合金剪切变形时局域原子重排事件发生的空间位置和宏 ...
    上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05
  • 一步固态反应法制备具有高效氧还原电催化活性的N掺杂石墨烯包裹的Fe/Fe5C2纳米颗粒..._上海硅酸盐研究所
    氧还原(ORR)过程是燃料电池和金属-空气电池技中的一个重要过程,然而由于ORR是一个动力学迟缓的4e过程,这导致了一般的催化剂在催化该反应的时候效率是比较低的,从而严重限制了其实际应用。目前商业化的Pt/C材料被认为是高效的ORR电催化剂,但由于Pt的价格昂贵和稀缺性同样也不能很好的将该催化剂推广 ...
    上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05
  • 二硫化钛纳米片的非线性光学研究及超快光子学的应用_上海硅酸盐研究所
    当今,在石墨烯的推动下,二维材料的层状结构特征,使其在光电子技术方面成为具有无限应用价值的材料。然而,石墨烯吸收系数较弱,满足不了一些需要较强的光-物质相互作用方面的需求。另一方面,TiS2作为一种典型的过渡金属硫化物,具有优异的导电性和稳定性,已被广泛应用于电池电极,光热治疗和光电探测器等。对于层 ...
    上海硅酸盐研究所 免费考研网 2018-05-05