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原子分散的氢氧化铁锚定在Pt上用于在H2中优先氧化CO

       质子交换膜燃料电池(PEMFC)是用于车辆和其他应用的下一代发电源,其开发的工作重点是改进燃料电池的催化系统。但是现存的一个关键问题是氢气中通常含有1%的CO,氢燃料电池电极极易被CO杂质气体毒化,导致电池寿命缩短,效率降低。氢气中的CO优先氧化(PROX)是车载去除氢气中CO的最有效方式。然而,使CO在此过程中被有效地去除(低于百万分之50),需要催化剂在很宽的低温范围内对CO的氧化反应有较好活性和选择性,这非常具有挑战性。
       2019年1月中国科技大学的几位研究者发表在《NATUER》中一项研究设计出,原子分散的氢氧化铁选择性地沉积在二氧化硅负载的铂(Pt)纳米粒子上,通过PROX反应在198至380开尔文的宽温度范围内实现100%地选择性去除CO。极大改善了传统的PROX催化剂所需的较高且较窄的温度范围,为氢燃料电池在寒冷条件下频繁冷启动和连续运行期间避免CO中毒提供了非常有效的解决方案。
       通过原位X射线吸收精细结构测量表明大部分氢氧化铁以Fe1(OH)x簇的形式锚定在Pt纳米粒子上,用密度泛函理论计算表明Fe1(OH)x–Pt单个界面位点可以容易地与CO反应并促进氧活化。这些发现表明,除了靶向氧化物负载的贵金属纳米颗粒或分离的金属原子的策略之外,也为分离的过渡金属配合物的沉积提供了设计高活性金属催化剂的新方法。
(来源:QYIM & AMSC SQ ZHOU编报)

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