>

磁场增强甲醇氧化性能及其机理研究

直接甲醇燃料电池作为清洁且高效的可再生能源,由于具有高转换效率、环境友好性和便携性,使其在便携式和移动设备中极具应用潜力。因此,发展低成本、高活性且稳定的方法来提高甲醇氧化(MOR)中Pt基电催化剂的催化性能,成为直接甲醇燃料电池开发最紧迫的任务。通过外场(如磁场、热场和电场)调控电催化性能,是扩展催化剂以及电池的理论、设计和合成的有效方法。目前磁场促进催化的研究取得一些进展,如析氢(HER)、析氧(OER)、氧还原(ORR)等,但磁场对于甲醇氧化(MOR)的影响却鲜有报道。

图片3.png

新型磁性功能材料及应用研究室王守国教授团队通过一步水热法制备了具有室温铁磁性的CoPt截角八面体纳米颗粒(CoPt TONPs),系统研究了外磁场和温度对其MOR性能的影响。外磁场增强了CoPt TONPsMOR性能,在3000 Oe磁场下性能提升14.1% ,而且在CoPt TONPs高温退火后磁场增强MOR性能更加显著;第一性原理计算验证并系统阐明了磁场促进MOR性能提升的机制,计算结果表明了铁磁的自旋排列能直接影响MOR过程中的中间衍生态,通过协同的反应路径,进而降低了催化过程所需要的能量势垒。

该研究成果以“Greatly enhanced methanol oxidation reaction of CoPt truncated octahedral nanoparticles by external magnetic fields为题发表在国际权威学术期刊Energy & Environmental Materials》上。该工作提供了一种通过设计合适的磁场来调控MOR中催化活性的有效且可行的方法,进而为调控直接甲醇燃料电池的性能提供一个新颖且有效的方案。