我校教师吕逍博士在材料科学顶尖期刊上发表论文
发布日期:2020年07月16日  发布部门:材料科学与工程学院  点击数:

我校材料科学与工程学院副教授吕逍课题组与格里菲斯大学教授姚向东合作以“Gradient-driven design of stable Pt-Ni core-shell nanostructure for acidic oxygen reduction electrocatalysis为题在国际期刊Advanced Materials》上发表论文。

《Advanced Materials期刊是材料与化学领域的顶尖期刊,在国际材料科学界享有盛名。Advanced Materials在工程与计算科学大学科领域所有杂志中排名第一,在材料与化学领域非综述类杂志中排名第二。2019年该期刊的影响因子为27.398,CiteScore为23.77。

氧还原反应(ORR)质子交换膜电池(PEMFC)和金属空气电池等新能源存储与转化器件的关键半反应。而以碳为载体的铂纳米粒子(Pt/C)具有优异的电催化氧还原性能。由于Pt/C催化剂成本过高、稳定性差,铂纳米颗粒在酸性体系下易发生溶解与迁移,极大地限制了其在质子交换膜电池的应用。因此,开发一种高活性、高稳定性的新型氧还原反应电催化剂成为质子交换膜电池发展的一个关键。该项工作首先在石墨烯衬底上制备了成分从表面到内部呈梯度分布的纳米Pt-Ni合金颗粒,然后采用部分去合金化的方法制备了具有缺陷Pt表面的Pt-Ni合金核-壳纳米粒子。

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电化学测试结果显示,Pt-Ni@PtD/G催化剂在酸性(0.1M HClO4)电解液中表现出良好的催化性能,其质量活性比Pt/C催化剂高3倍。由于Pt原子壳层在表面作为保护性盔甲,可防止镍原子在长期运行过程中进一步溶解,在酸性溶液中表现出优异的氧还原反应稳定性。该文首次采用了合金成分的梯度分布调控,实现了表面富缺陷的核壳结构催化剂的结构设计。该项工作通过缺陷工程和微观结构调控为制备高效和高耐久性的核壳电催化剂提供了一种新的设计策略。

发表高水平学术论文是辽宁省一流学科建设的标志性成果之一,该项成果的产生对提升我校材料科学与工程学科的影响力具有非常重要的作用。(文/吕树国)

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