量子约束诱导的金属镍电催化剂的抗电氧化氢氧化

阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）是一种具有成本效益的能源转换技术，因为它可以使用地球丰富的低成本非贵金属催化剂。然而，AEMFC中用于催化氢气氧化反应（HOR）的非贵金属容易发生自氧化，导致不可逆的失效。重庆大学的丁炜教授和魏子栋教授团队展示了一种量子阱状催化结构（QWCS），通过将镍纳米粒子原子级限制在碳掺杂的MoOx/MoO异质结中（简称Ni@C-MoOx），能够选择性地将氢气氧化反应产生的外部电子从镍纳米粒子转移，同时保持其金属状态。镍纳米粒子的电子获得了QWCS提供的1.11eV的能垒，使得镍在相对于可逆氢电极（VRHE）高达1.2V的电压下保持稳定，而氢气氧化反应释放的电子则可以通过QWCS的栅控操作在氢吸附时轻易穿过能垒。QWCS催化的AEMFC在氢气饱和的0.1M KOH溶液中实现了486 mW mg^-1的高功率密度。

该项工作基于安徽吸收谱RapidXAFS 2M结构谱仪对Ni@C-MoOx进行Ni元素K边测试，重点通过XANES数据分析判定材料中Ni元素反应前后的稳定性（准原位）。

01 抗电氧化能力

通过在不同电位下测量Ni@C-MoOx的XANES光谱，研究人员发现该材料在较高电位下仍能保持其金属态，显示出较强的抗电氧化能力。相比之下，传统的NiMoOx催化剂在较高电位下迅速失去其金属特性并发生氧化。

02长时间稳定性

通过长时间的电化学循环测试，研究人员使用XANES技术确认了Ni@C-MoOx在长时间操作下的稳定性。结果表明，Ni@C-MoOx在100小时的连续操作和10小时的高电位加速测试中均表现出优异的稳定性。

综上，基于安徽吸收谱RapidXAFS 2M结构谱仪的XAFS技术在这项工作中为理解Ni@C-MoOx的电子结构与电化学性能稳定性之间的关联特性提供了关键的数据支持，帮助研究人员揭示了材料的抗电氧化机制和高稳定性来源，进一步证明RapidXAFS谱仪在原位测试领域的可行性。

应用论文

最近发布