所制備的L12-Pt3Ti-TiC催化劑在酸性甲醇氧化反應(yīng)（MOR）中表現(xiàn)出卓越的活性，其質(zhì)量活性達(dá)到2.36 A mgPt?1，在直接甲醇燃料電池（DMFC）中的峰值功率密度達(dá)到187.9 mW mgPt?1，是迄今報(bào)道的最佳催化劑之一。DFT計(jì)算還揭示了L12-Pt3Ti-TiC由于吸收位點(diǎn)從Pt變?yōu)門i，有利于減弱*CO吸附，從而提高了MOR性能。
圖文導(dǎo)讀圖1：Pt-TiC上RMSI的示意圖，不同退火溫度下的XRD模式，Pt L3-edge XANES光譜，Pt L3-edge k2加權(quán)FT-EXAFS光譜，以及Pt L3-edge k2加權(quán)小波圖。圖2：通過(guò)高角度環(huán)形暗場(chǎng)掃描透射電子顯微鏡（HAADF-STEM）圖像和透射電子顯微鏡（TEM）圖像，展示了Pt-TiC和L12-Pt3Ti-TiC的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。能量色散光譜（EDS）元素分布圖和電子能量損失光譜（EELS）進(jìn)一步確認(rèn)了元素分布和價(jià)態(tài)變化。圖3：純TiC和Pt-TiC的投影態(tài)密度（PDOS），電子局域函數(shù)（ELF）切片圖，以及C空位形成和相關(guān)電子轉(zhuǎn)移路徑的示意圖。此外，還展示了Ti?C鍵的投影晶體軌道哈密頓布居（pCOHP）和C空位及Ti空位的形成能。圖4：金屬納米粒子的d帶中心與相應(yīng)M-TiC體系中C空位形成能之間的關(guān)系，Pt-TMC（TM = Ti, V, Cr等）的C空位形成能和合金形成能，以及RMSI起始溫度與C空位形成能之間的關(guān)系。圖5：L12-Pt3Ti-TiC、Pt-TiC和商業(yè)Pt/C在MOR中的極化曲線，計(jì)時(shí)電流曲線，以及L12-Pt3Ti-TiC在DMFC中的電池極化曲線。這些圖表說(shuō)明了L12-Pt3Ti-TiC催化劑在MOR中的高活性和穩(wěn)定性。總結(jié)展望本研究成功構(gòu)建了一種新型的Pt-碳化物電催化劑，通過(guò)梯度軌道耦合策略誘導(dǎo)了反應(yīng)性金屬-載體相互作用，顯著提升了MOR的催化性能。實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算結(jié)果表明，該催化劑具有較低的C空位形成能和優(yōu)異的電子轉(zhuǎn)移能力，從而促進(jìn)了RMSI的發(fā)生。L12-Pt3Ti-TiC催化劑展現(xiàn)出了極高的質(zhì)量活性和峰值功率密度，是目前已報(bào)道的最優(yōu)Pt基催化劑之一。此外，該催化劑在長(zhǎng)期穩(wěn)定性測(cè)試中也表現(xiàn)出色，為直接甲醇燃料電池的商業(yè)化應(yīng)用提供了重要的材料基礎(chǔ)。本研究不僅深入理解了RMSI機(jī)制，而且為開發(fā)可持續(xù)能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的金屬載體電催化劑提供了新的指導(dǎo)。文獻(xiàn)信息標(biāo)題：Constructing Gradient Orbital Coupling to Induce Reactive Metal?Support Interaction in Pt-Carbide Electrocatalysts for Efficient Methanol Oxidation期刊：Journal of the American Chemical SocietyDOI：10.1021/jacs.4c00618
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