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河海大學Huajie Huang課題組--由還原氧化石墨烯和MXene納米片構建的超細Pt納米顆粒裝飾的3D混合體系結構用于甲醇氧化
       具有低成本、高性能的鉑基電極催化劑的設計和構建是直接甲醇燃料電池(DMFCs)領域發展的關鍵。在這里,我們報告了一種有效的自下而上的方法,該方法可通過采用石墨烯(RGO)和MXene(Ti3C2Tx)納米片作為共建模塊來大規模生產超細Pt NP裝飾的3D混合體系結構。得益于其獨特的結構優勢,例如高度互連的多孔碳網絡、較大的比表面積、均一的金屬Pt分散體和良好的電子傳導性,所得的3D Pt/RGO-Ti3C2Tx結構表現出令人驚訝的高催化活性,以及可靠的長期穩定性,并且由于它們被用作陽極DMFCs催化劑具有很強的毒性耐受性,比由炭黑、碳納米管、RGO和Ti3C2Tx材料支撐的常規Pt催化劑更具競爭力。密度泛函理論計算進一步揭示了RGO-Ti3C2Tx載體的最佳能帶結構,以及與Pt NPs的強電子相互作用,這對于甲醇氧化反應的出色電催化性能至關重要。
 
Figure 1. 制備3D Pt/RGO-Ti3C2Tx體系結構的圖解
 

Figure 2. Pt/RGO-Ti3C2Tx體系結構的微觀結構和形態:(A,B)FE-SEM和(C)TEM圖像;(D)明場STEM和(E)HAADF-STEM圖像;(F,G)HAADF-STEM圖像;(H)
 

Figure 3. Pt/RGO-Ti3C2Tx結構對甲醇電氧化的電催化活性:在0.5 M H2SO4溶液中,50 mV/s下,(A)Pt/RGO-Ti3C2Tx體系結構和(B)Pt/(RGO)3-(Ti3C2Tx)7、Pt/Ti3C2Tx、Pt/CNT和Pt/C的CV曲線;(C)Pt/RGO-Ti3C2Tx架構和(D)0.5 M H2SO4和0.5 M甲醇溶液中,Pt/(RGO)3-(Ti3C2Tx)7、Pt/Ti3C2Tx、Pt/CNT和Pt/C的CV曲線;(E)不同催化劑的ECSA特定值和(F)質量活性
 

Figure 4. Pt/RGO-Ti3C2Tx體系結構對甲醇電氧化的長期電催化穩定性、毒物耐受性和電子傳導性:(A)在0.5 V下測得的計時電流響應;(B)Pt/(RGO)3-(Ti3C2Tx)7、Pt/Ti3C2Tx、Pt/CNT和Pt/C電極在0.5 M H2SO4和0.5 M甲醇溶液中的及時響應曲線;(C,D)奈奎斯特圖
 
        相關研究成果于2019年由河海大學Huajie Huang課題組,發表在Chem. Mater.(DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b02115)上。原文:Decorated 3D Hybrid Architectures Built from Reduced Graphene Oxide and MXene Nanosheets for Methanol Oxidation。
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