台湾国家同步辐射研究中心--Pt3Sn/石墨烯催化剂的原位快速X射线吸收光谱研究及其在乙醇氧化反应中的应用

直接乙醇燃料电池（DEFCs）承诺将乙醇用作通过乙醇氧化反应（EOR）进行能量转换的生物可再生且无毒的燃料。测试了通过醇还原制得的石墨烯上分散良好的Pt₃Sn和Pt纳米粒子（分别表示为Pt₃Sn/G和Pt/G）对EOR的影响。HRTEM和XRD表征提供了Pt₃Sn合金纳米颗粒的形貌和晶相，其均匀粒径为2.8±0.08 nm，这与作为参考的Pt/G催化剂是一致的。根据EV测试的CV阳极扫描过程中的原位快速X射线吸收近边缘结构（QXANES）光谱，以清楚地解释，制备的电催化剂的电势依赖性电子状态，其白线强度为Pt L₃-边缘QXANES光谱及其光谱曲线随电极电压而显着变化。此外，Pt₃Sn/G显示出比Pt/G更好的EOR性能，因为SnO₂可以通过适当扩展PtSn合金中的晶格参数来改善氧化过程中的吸附和解离。这项工作提供了深入了解乙醇在合金化的Pt表面上解离吸附的反应机理，这对于增强EOR活性以完成乙醇完全氧化具有重要作用。

Figure 1. 最优条件下，Pt₃Sn/G和Pt/G电催化剂的TGA曲线

Figure 2. Pt₃Sn/G和Pt/G电催化剂的HRTEM图和对应的颗粒的直径分布图

Figure 3. （a）在H₂SO₄（0.5 M）和乙醇（1.0 M）溶液中，各种电催化剂的CV曲线的阳极扫描；在CV测试的阳极扫描过程中，（b）Pt₃Sn/G和（c）Pt/G电催化剂的原位Pt L₃-边缘QXANES光谱。

Figure 4. （b）Pt₃Sn/G和（c）Pt/G电催化剂在CV测试的阳极扫描过程中，（a）Pt₃Sn/G和（d）Pt/G电催化剂的原位Pt L₃-边缘QXAS光谱白线的最大强度。

相关研究成果于2021年由台湾国家同步辐射研究中心Jin-Ming Chen课题组，发表在ChemCatChem（doi.org/10.1002/cctc.202001400）上。原文：An In Situ Quick X-ray Absorption Spectroscopy Study on Pt₃Sn/Graphene Catalyst for Ethanol Oxidation Reaction。