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南工大王亞雯Small: 不加CO不加壓！用于高效ORR Pd和PdPtNi三金屬納米片的簡便合成

Pt和Pd是堿性介質(zhì)中氧還原反應(yīng)(ORR)最有效的電催化劑。然而，其稀缺的資源和高價(jià)格成為限制其應(yīng)用范圍的瓶頸。因此，開發(fā)具有更高活性和穩(wěn)定性的Pt和Pd基催化劑是降低ORR催化劑成本的有效策略。

近日，南京工業(yè)大學(xué)王亞雯團(tuán)隊(duì)通過簡單的濕化學(xué)方法成功制備了超薄皺紋Pd納米片和PdPtNi三金屬合金納米片。

在不引入氣態(tài)CO和加壓設(shè)備的情況下，可以獲得厚度約為2.85 nm且尺寸范圍為1 μm-2 μm的Pd納米片。

研究人員發(fā)現(xiàn)，Pd納米片的生長機(jī)制是由于DMF的分解產(chǎn)物CO和添加劑配體DETA的協(xié)同作用：CO限制了Pd的生長并誘導(dǎo)了二維生長，而添加劑配體DETA有助于調(diào)整反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以防止快速均勻成核和納米顆粒聚集體的形成。

此外，研究人員將Pt和Ni沉積到Pd納米片上，獲得了具有可調(diào)成分的PdPtNi三金屬納米片。

由于超薄的二維形態(tài)，Pd納米片和PdPtNi納米片具有增強(qiáng)的ORR催化活性。具體而言，在0.1 M KOH溶液中，優(yōu)化的Pd₉Pt₁Ni₁納米片表現(xiàn)出最優(yōu)的起始電位和半波電位(E_1/2=0.928 V_RHE)，質(zhì)量活性和比活性分別為0.29 A mg^-1和1.22 mA cm^-2。

在加速耐久性測試(ADT)后，與Pd納米片和商業(yè)Pt/C相比，Pd₉Pt₁Ni₁納米片的半波電位僅負(fù)移10.6 mV，并具有最低的活性衰減。這種納米片和相關(guān)的三金屬納米結(jié)構(gòu)的簡便合成有助于功能納米材料的開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用。

Facile Synthesis of Pd and PdPtNi Trimetallic Nanosheets as Enhanced Oxygen Reduction Electrocatalysts. Small, 2021. DOI:10.1002/smll.202103665

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