PtRu/氮掺杂碳电催化甲醇氧化及电解水析氢性能
陈凯, 吴锋, 肖顺, 张进宝, 朱丽华
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230350
将三聚氰胺、RuCl3及炭黑以一定的比例分散于乙醇中,采用旋转蒸干及高温热处理合成了一种氮掺杂碳(NC)负载Ru的Ru/NC催化剂。采用硼氢化钠液相化学还原法合成了不同Pt、Ru负载量的PtRu/NC催化剂,并用于电催化甲醇氧化反应(MOR)及电催化分解水析氢反应(HER)。结果表明,合成的催化剂中Pt1Ru/NC(Pt、Ru的实际负载量分别为1.14%、0.54%)表现出最优的MOR性能,质量活性达4.96 A·mgPtRu-1,且经10 000 s稳定性测试后质量活性保持在测试前的91.1%。同时,当电流密度为100mA·cm-2时,Pt1Ru/NC在HER中表现出最低的过电位(103 mV)和最小的Tafel斜率(15.29 mV·dec-1)。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、STEM-能谱(STEM-EDS)技术表征了PtRu/NC双金属催化剂,其具有优异催化性能的原因如下:(1) PtRu双金属纳米颗粒高度分散于NC上;(2) Pt以纳米团簇或单原子形式负载于Ru上,后负载于NC,形成了Pt-Ru相分离结构;(3) Pt、Ru与N之间存在协同效应。
关键词: 氮掺杂碳载体, PtRu/NC催化剂, 甲醇氧化反应, 析氢反应

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