PdCu/介孔石墨烯纳米片的制备及电催化性能

摘要

铂(Pt)及铂基材料是改善氧还原反应(ORR)和甲醇氧化反应(MOR)中动力学的高效催化剂,但Pt的低储量和高成本限制了其大规模应用,设计新型的无Pt高效电催化剂被认为是开发商业化燃料电池的核心挑战.采用MCM-22分子筛为硬模板,蔗糖为碳源,制备出介孔石墨烯纳米片(MGN),并且采用简单的化学还原法将小尺寸的PdCu合金纳米粒子稳定负载在碳载体MGN上形成Pd3 Cu/MGN催化剂.Pd3 Cu/MGN具有由超薄纳米片交织而成的3D多孔网络结构,其具有高的比表面积.由于其中分散的小尺寸合金和分子筛模板的多孔碳结构的协同作用,该Pd3 Cu/MGN催化剂在MOR中表现出良好的催化活性,其中质量活性为1.19 A/mgpd,是商业Pd/C催化剂的2.76倍.另外,该Pd3 Cu/MGN催化剂也表现出优异的ORR活性,其起始电位为-79 mV (vs Ag/AgCl),高于商业Pd/C催化剂(-113 mV vs Ag/AgCl),并且在ORR反应中H2O2产率更低.Pd3 Cu/MGN催化剂是一种高效,稳定的双功能催化剂,也为合成具有小尺寸的金属合金纳米晶体提供了一种有价值的策略.