工程化低成本、高活性、高耐久性的乙醇氧化电催化剂，对于大规模商业化直接乙醇燃料电池是十分重要的。这里，通过自组装策略和无表面活性剂的化学还原过程，制备了“表面清洁”的Pd纳米颗粒锚定在氮掺炭黑嵌入氮掺石墨烯上（Pd/NCB@NGS），该复合物具有独特的三维分级结构。其中，钯纳米粒子的尺寸可以通过不添加表面活性剂来调控。作为EOR电催化剂，Pd/NCB@NGS相对于商用Pd/C和其他对照催化剂，显示出增强的电催化性质，这将归因于其独特的三维分级结构和富含氮原子。特别地，Pd/NCB@NGS-2（OCB/GO的质量比为1:1）是最优的催化剂，因为在氮原子含量和导电率之间取得很好的平衡。这项研究开发了一种适用于各种电催化剂及其他用途的优质碳基材料。
 
 Figure 1. Pd/NCB@NGS催化剂的合成示意图。
 
  
Figure 2. Pd/NGS (A1, A2, A3), Pd/NCB (B1, B2, B3)和Pd/NCB@NGS-2 (C1, C2, C3)的TEM图，插图分别是Pd NPs的尺寸分布和HRTEM图。
 
  
Figure 3. Pd/NCB和Pd/NCB@NGS-2样品的 (A)XRD图, (B)XPS 总谱和(C-D)高分辨XPS谱。
 
  Figure 4. （A）所有催化剂在1.0 M KOH电解液中以50 mV s−1扫描速率的CV曲线，（B）催化剂的ECSA值，（C）在含1.0 M乙醇的KOH溶液中的CV曲线，（D） 各种催化剂的质量和比活性。
 
  Figure 5. （A）催化剂在含1.0 M乙醇的KOH溶液以1 mV s−1扫描速率的LSV曲线，插图是根据LSV曲线导出的Tafel图，（B）电化学阻抗图，（C）所有催化剂的CO剔除实验。
 
      相关研究工作由兰州大学Shuwen Li课题组于2020年发表在Applied Catalysis B: Environmental期刊上。原文：Engineering three-dimensional nitrogen-doped carbon black embedding nitrogen-doped graphene anchoring ultrafine surface-clean Pd nanoparticles as efficient ethanol oxidation electrocatalyst。

转自《石墨烯杂志》公众号：