超薄钯铜纳米片组装纳米花的构建及其氧还原性能

摘要

在原子水平上精确调控电催化剂的组成是增强其氧还原(ORR)性能的有效途径.本文采用简单的一步溶剂热还原法制备了由不同PdCu组成的超薄双金属纳米片自组装而成的三维(3D)合金纳米花(Pd1Cux NCFs).利用透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜-能谱仪(STEM-EDS)、X射线粉末衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段系统表征了Pd1Cux NCFs的形貌、晶体结构及成分.相比于传统二维(2D)纳米材料,Pd1Cux NCFs丰富的快速传质路径、较高的Pd原子利用效率和更强的PdCu双金属间协同作用使得其在碱性介质中表现出增强的ORR性能.另外,本文还研究了Pd、Cu前体用量对ORR性能的影响.结果显示,Pd、Cu前体摩尔比为1:0.5时,催化剂(Pd1Cu0.5NCFs)在碱性介质中ORR活性和电化学稳定性最佳.其半波电位E1/2(0.937V)远高于商业Pt/C(0.851V);在加速循环1000次扫描后,E1/2几乎没有变化,说明其稳定性优异;0.90V电势下,Pd1Cu0.5 NCFs的质量比活性为1.09A/mg,是商业Pt/C的14.5倍.