超薄钯铜纳米片组装纳米花的构建及其氧还原性能

在原子水平上精确调控电催化剂的组成是增强其氧还原（ORR）性能的有效途径。本文采用简单的一步溶剂热还原法制备了由不同PdCu组成的超薄双金属纳米片自组装而成的三维（3D）合金纳米花（Pd₁Cu_x NCFs）。利用透射电子显微镜（TEM）、扫描透射电子显微镜-能谱仪（STEM-EDS）、X射线粉末衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等手段系统表征了Pd₁Cu_x NCFs的形貌、晶体结构及成分。相比于传统二维（2D）纳米材料,Pd₁Cu_x NCFs丰富的快速传质路径、较高的Pd原子利用效率和更强的PdCu双金属间协同作用使得其在碱性介质中表现出增强的ORR性能。另外,本文还研究了Pd、Cu前体用量对ORR性能的影响。结果显示,Pd、Cu前体摩尔比为1∶0.5时,催化剂（Pd₁Cu_0.5NCFs）在碱性介质中ORR活性和电化学稳定性最佳。其半波电位E_1/2（0.937V）远高于商业Pt/C（0.851V）;在加速循环1000次扫描后,E_1/2几乎没有变化,说明其稳定性优异;0.90V电势下,Pd₁Cu_0.5 NCFs的质量比活性为1.09A/mg,是商业Pt/C的14.5倍。