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Mesoporous Mo-doped PtBi intermetallic metallene superstructures to enable the complete electrooxidation of ethylene glycol
Chemical Science ( IF 7.6 ) Pub Date : 2024-02-12 , DOI: 10.1039/d4sc00323c
Xiaotong Yang 1 , Qiang Yuan 1 , Tian Sheng 2 , Xun Wang 3
Chemical Science ( IF 7.6 ) Pub Date : 2024-02-12 , DOI: 10.1039/d4sc00323c
Xiaotong Yang 1 , Qiang Yuan 1 , Tian Sheng 2 , Xun Wang 3
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Metallenes, intermetallic compounds, and porous nanocrystals are the three types of most promising advanced nanomaterials for practical fuel cell devices, but how to integrate the three structural features into a single nanocrystal remains a huge challenge. Herein, we report an efficient one-step method to construct freestanding mesoporous Mo-doped PtBi intermetallic metallene superstructures (denoted M-PtBiMo IMSs) as highly active and stable ethylene glycol oxidation reaction (EGOR) catalysts. The materials retained their catalytic performance, even in complex direct ethylene glycol fuel cells (DEGFCs). The M-PtBiMo IMSs showed EGOR mass and specific activities of 24.0 A mgPt−1 and 61.1 mA cm−2, respectively, which were both dramatically higher than those of benchmark Pt black and Pt/C. In situ infrared spectra showed that ethylene glycol underwent complete oxidation via a 10-electron CO-free pathway over the M-PtBiMo IMSs. Impressively, M-PtBiMo IMSs demonstrated a much higher power density (173.6 mW cm−2) and stability than Pt/C in DEGFCs. Density functional theory calculations revealed that oxophilic Mo species promoted the EGOR kinetics. This work provides new possibilities for designing advanced Pt-based nanomaterials to improve DEGFC performance.
中文翻译:
介孔Mo掺杂PtBi金属间金属烯超结构可实现乙二醇的完全电氧化
金属烯、金属间化合物和多孔纳米晶体是最有希望用于实际燃料电池装置的三种先进纳米材料,但如何将这三种结构特征整合到单个纳米晶体中仍然是一个巨大的挑战。在此,我们报告了一种有效的一步方法来构建独立介孔Mo掺杂PtBi金属间金属间超结构(表示为M-PtBiMo IMS)作为高活性和稳定的乙二醇氧化反应(EGOR)催化剂。即使在复杂的直接乙二醇燃料电池(DEGFC)中,这些材料也保留了其催化性能。 M-PtBiMo IMS的EGOR质量和比活度分别为24.0 A mg Pt -1和61.1 mA cm -2 ,均显着高于基准Pt黑和Pt/C。原位红外光谱显示乙二醇通过M-PtBiMo IMS 上的 10 电子无 CO 途径发生完全氧化。令人印象深刻的是,M-PtBiMo IMS 在 DEGFC 中表现出比 Pt/C 高得多的功率密度(173.6 mW cm -2 )和稳定性。密度泛函理论计算表明,亲氧性 Mo 物种促进了 EGOR 动力学。这项工作为设计先进的铂基纳米材料以提高 DEGFC 性能提供了新的可能性。
更新日期:2024-02-17
中文翻译:
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介孔Mo掺杂PtBi金属间金属烯超结构可实现乙二醇的完全电氧化
金属烯、金属间化合物和多孔纳米晶体是最有希望用于实际燃料电池装置的三种先进纳米材料,但如何将这三种结构特征整合到单个纳米晶体中仍然是一个巨大的挑战。在此,我们报告了一种有效的一步方法来构建独立介孔Mo掺杂PtBi金属间金属间超结构(表示为M-PtBiMo IMS)作为高活性和稳定的乙二醇氧化反应(EGOR)催化剂。即使在复杂的直接乙二醇燃料电池(DEGFC)中,这些材料也保留了其催化性能。 M-PtBiMo IMS的EGOR质量和比活度分别为24.0 A mg Pt -1和61.1 mA cm -2 ,均显着高于基准Pt黑和Pt/C。原位红外光谱显示乙二醇通过M-PtBiMo IMS 上的 10 电子无 CO 途径发生完全氧化。令人印象深刻的是,M-PtBiMo IMS 在 DEGFC 中表现出比 Pt/C 高得多的功率密度(173.6 mW cm -2 )和稳定性。密度泛函理论计算表明,亲氧性 Mo 物种促进了 EGOR 动力学。这项工作为设计先进的铂基纳米材料以提高 DEGFC 性能提供了新的可能性。