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我校高水平论文取得重要进展

根据2019年9月11日ESI数据库最新公布显示,我校高水平论文又获得重要进展,环化学院徐群杰教授发表的论文新入选2019年的ESI高被引论文。

上海市电力材料防护与新材料重点实验室徐群杰教授在燃料电池阳极催化剂研究方面取得重要进展,其研究成果被ACS Applied Materials & Interfaces期刊(SCI一区,影响因子为8.456,ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 5136−5145)以“Black Phosphorus−Graphene Heterostructure-Supported Pd Nanoparticles with Superior Activity and Stability for Ethanol Electro-oxidation”为题报道。论文第一作者为环化学院徐群杰教授指导的2015级应用化学专业硕士研究生吴桐(目前已在中科院攻读博士学位)。

直接乙醇燃料电池(DEFCs)几乎被认为是下一代能源供应商的良好选择,因为乙醇是一种丰富而廉价的液体燃料,可以很容易地从生物质中制备。电催化剂在固体燃料电池系统中起着至关重要的作用,对乙醇氧化反应(EOR)具有良好的选择性。在现有的乙醇电催化氧化催化剂中,通常以贵金属钯(Pd)为主要基础元素之一,然而,Pd基催化剂的稳定性和使用寿命仍然是EOR的关键问题。负载型催化剂具有良好的催化剂载体,不仅可以减少钯的用量,而且可能由于其高导电性、大的表面积和高的钯分散性,有利于暴露更多的表面活性位点。因此,设计新型的贵金属催化剂载体材料,对提高催化剂的电活性和稳定性至关重要,仍然是DEFCs催化剂的发展关键之一。

因此,本工作设计并制备出一种黑磷-石墨烯异质结构负载钯纳米粒子的新型复合催化剂。通过简单的球磨活化石墨烯和黑磷,成功地获得了具有稳定磷-碳键的黑磷-石墨烯异质结构。该催化剂用于碱性条件下乙醇电氧化显示出极高的活性和优异的稳定性,其最大峰值电流密度在20000 s稳定性测试前后分别达到约6004.53 mA mgPd-1和 712.03 mA mgPd-1是普通商业Pd/C 的7.19 和80 倍。在实验分析和DFT计算的基础上,黑磷-石墨烯异质结构的载体使钯纳米粒子活性更高,更容易吸附OH自由基,去除COads中间体,释放电催化剂上的活性位点,极大提升了催化剂性能。这一研究结果对直接乙醇燃料电池阳极催化剂的设计和制备具有重要的指导意义,并对研发高性能低成本的燃料电池具有重要的应用前景。

该工作得到了国家自然科学基金重大研究计划项目和上海市电力材料防护与新材料重点实验室的支持。

环化学院  闵宇霖供稿