乙醇氧化反應（EOR）的電催化劑通常由于耐久性差而受到限制，因為反應中間體一氧化碳（CO）引起的催化劑中毒。因此，快速氧化去除CO中間體對于EOR基催化劑的耐久性至關重要。在此，為了有效地避免催化劑CO中毒并提高耐久性，設計了石墨烯-氮化鎳雜化物（AG-Ni3N）以負載鈀納米顆粒（Pd/AG-Ni
3N），然后用于乙醇電氧化。密度泛函理論（DFT）的計算表明AG-Ni
3N的引入抑制了CO的吸收，同時促進了OH的吸附以去除CO氧化。所制備的Pd/AG-Ni
3N催化劑在堿性介質中對EOR的質量催化活性為3499.5 mA mg
-1，具有極好的電活性，是Pd/C（商業催化劑）的5.24倍。值得注意的是，經過計時安培測量后，Pd/AG-Ni
3N雜化物顯示出出色的穩定性和耐用性，總操作時間為150,000 s。
Figure 1. P/ AG-Ni
3N催化劑的EOR機理示意圖。
Figure 2. （a）AG、（b）Ni
3N、（c）AG-Ni
3N和（d）Pd/AG-Ni
3N的TEM圖像；（e）Pd/AG-Ni
3N的HRTEM圖像；（f）Pd/AG-Ni
3N的HAADF-STEM圖像以及C、N、Ni和Pd的相應元素映射圖像。
Figure 3. （a）在1 M NaOH中，對Pd/AG-Ni
3N和其他對比樣品的CV曲線；（b）比較鈀的利用效率；（c）在1 M EtOH+1 M NaOH中，對Pd/AG-Ni
3N和其他樣品的CV曲線；（d）Pd/AG-Ni
3N和其他對比樣品的塔菲爾圖；（e）Pd/AG-Ni
3N和其他催化劑，在1 M NaOH中的CO-脫離伏安圖；（f）CO單層脫出伏安圖的放大圖像。
Figure 4. （a）Pd/AG-Ni
3N催化劑與最近報道的基于Pd的EOR催化劑的質量活性比較；（b）Pd/AG-Ni
3N和對比催化劑樣品的計時電流曲線和部分放大曲線；（c）在經過不同時間的計時電流法測量之后，Pd/AG-Ni
3N和對比催化劑樣品的電流密度；（d）Pd/AG-Ni
3N的長期計時安培測量。（e）經過不同時間的耐久性測量后，Pd/AG-Ni
3N的CV測量。
相關研究成果于2021年由上海電力大學Jinchen Fan和Qunjie Xu課題組，和廈門大學的Shigang Sun課題組，發表在Journal of Energy Chemistry（https://doi.org/10.1016/j.jechem.2020.06.056）上。原文：Graphene-nickel nitride hybrids supporting palladium nanoparticles for enhanced ethanol electrooxidation。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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