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原位XAFS表征双金属纳米催化剂PtCo/C在工作状态下的结构变化

尚明丰  赵天天  鲍洪亮  段佩权  林瑞  黄宇营  王建强  
【摘要】:用两步还原法制备的Pt Co/C(10 wt%Pt)纳米催化剂具有与商业催化剂Pt/C(20 wt%Pt)接近的催化反应活性,使贵金属Pt的用量减少了50%。利用上海光源BL14W1线站的质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)原位X射线吸收精细结构谱(X-ray absorption fine structure,XAFS)实验装置,在以该Pt Co/C作为燃料电池的阴极催化剂,以Pd/C作为阳极催化剂的条件下,原位表征Pt Co/C在工作状态下的结构变化,Pt Co/C的非原位XAFS数据没有观察到Pt-Co合金成分,发现存在显著的Co-O键和Co-O-Co键贡献,且与Pt/C相比,Pt的氧化程度更高且具有更短的Pt-Pt金属键长,说明Pt Co/C中的Co主要以氧化物种形式存在,且Co的存在影响着活性成分Pt的结构。原位XAFS数据表明随着电压的逐渐降低,Pt Co/C中Pt和Co的氧化程度降低,揭示了在催化反应过程中Pt的d电子向过渡金属Co的转移过程。

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