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调控Pt–Pd金属笼气凝胶中的d-Band中心,以增强电化学乙醇重整制氢的性能
《Inorganic Chemistry》:Regulating d-Band Center in Pt–Pd Metallene Aerogels for Enhanced Electrochemical Ethanol Reforming to Hydrogen
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年10月29日 来源:Inorganic Chemistry 4.7
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Pt掺杂Pd12金属气凝胶构建双金属活性位点,通过调控d带中心提升乙醇氧化与析氢反应活性及稳定性,双金属位点优化CH3COO*和H*吸附能,降低反应能垒,Pt平衡电子结构减弱H+吸附,实现0.95V低过电位(vs 2.08V水裂解),验证d带中心调控对生物质升级与H2生成耦合电解的可行性。

乙醇氧化反应(EOR)是电化学氢生产电池中替代缓慢的氧释放反应(OER)的一个有吸引力的选择。然而,开发高性能的双功能电催化剂以同时实现乙醇氧化和氢释放反应(HER)仍然是一个重大挑战。在本研究中,通过将铂(Pt)引入钯金属烯基气凝胶(Pd12Pt MAs)中,构建了双金属活性位点,从而调节了Pd MAs的d带中心,显著提升了HER和EOR的活性和稳定性。具体而言,Pd12Pt MAs还可用于耦合HER/EOR反应,避免了OER过程中的高过电位问题,仅需0.95 V即可达到10 mA·cm–2的电流密度,而水分解则需要2.08 V。密度泛函理论计算表明,铂的引入改变了Pd MAs的d带中心,并形成了双活性位点,从而优化了*CH3CO和*H的吸附能,同时降低了反应的能量障碍。此外,铂还平衡了相邻Pd位点的电子结构,有效减弱了氢质子在催化剂上的吸附,促进了反应的进行。我们的研究表明,调节基于钯的金属烯基气凝胶的d带中心有助于提高生物质转化和氢气释放的耦合电解反应效率,且能耗较低。
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