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Synthèse en un seul pot de support d'alliage Pd-Cu de type fleur hiérarchique sur le graphène vers l'oxydation de l'éthanol

Résumé

L'effet synergique de l'alliage et la morphologie des nanocatalyseurs jouent un rôle essentiel dans l'électrooxydation de l'éthanol. Dans ce travail, nous avons développé un nouvel électrocatalyseur fabriqué par synthèse en un seul pot de nanocatalyseurs en alliage palladium (Pd)-cuivre (Cu) ressemblant à une fleur et soutenus sur de l'oxyde de graphène réduit (Pd-Cu(F) /RGO) pour les piles à combustible à éthanol direct. Les structures des catalyseurs ont été caractérisées en utilisant la microscopie électronique à balayage (MEB), le microscope électronique à transmission (MET), la diffraction des rayons X (XRD) et le spectromètre photoélectronique à rayons X (XPS). Le Pd-Cu(F) tel que synthétisé Le nanocatalyseur /RGO s'est avéré présenter des performances électrocatalytiques plus élevées vis-à-vis de la réaction d'électrooxydation de l'éthanol en milieu alcalin, contrairement au nanocatalyseur Pd soutenu par RGO et au catalyseur noir Pd commercial dans l'électrolyte alcalin, ce qui pourrait être attribué à la formation d'alliage et à la morphologie des nanoparticules. La haute performance du nanocatalyseur révèle le grand potentiel de la conception de la structure des matériaux de support pour la fabrication future de nanocatalyseurs.

Contexte

Les piles à combustible à éthanol direct (DEFC) sont considérées comme des sources d'énergie renouvelables économiques et respectueuses de l'environnement en raison de leur faible température de fonctionnement, leur renouvelabilité, leur faible toxicité et leur densité énergétique élevée [1, 2]. L'activité à long terme est restée un énorme défi pour l'application future des DEFC, tandis que l'empoisonnement devient le goulot d'étranglement pour de nouvelles améliorations. Parmi tous les nanocatalyseurs métalliques, le Pd attire davantage l'attention non seulement en raison de son coût inférieur, mais aussi de ses faibles effets d'empoisonnement au CO pour l'oxydation électrochimique de l'éthanol [3, 4]. De plus, il est rapporté que la morphologie et les structures des matériaux de support ou des nanoparticules pourraient influencer de manière significative leurs propriétés électrochimiques [5, 6], et les éléments suivants ont été étudiés :micro/nanoleaves [7], nanoflowers [6], nanowires [8] , des microsphères creuses hiérarchiques [9] et des structures en forme de fleur/herbe [10]. Le cuivre en forme de fleur hiérarchique a été récemment rapporté en modifiant la morphologie du cuivre pour acquérir une grande surface [5, 11, 12]. Il est également constaté que le cuivre réduit non seulement le coût de l'électrocatalyseur, mais peut également être plus préférable pour l'adsorption des hydroxyles, ce qui augmente encore le taux d'oxydation de l'alcool [4, 13]. De plus, les propriétés électroniques seraient modifiées en raison des déplacements du centre de la bande d lors de la formation de l'alliage Pd-Cu, et l'effet synergique de la composition augmenterait encore l'activité électrocatalytique vers l'éthanol [14, 15].

Outre les matériaux métalliques, les matériaux de support idéaux des électrocatalyseurs devraient avoir une surface spécifique élevée et une bonne conductivité électrique [16, 17], et récemment, des séries de graphène et ses matériaux complexes sont développés en tant que matériaux de support pour les nanocatalyseurs vers l'oxydation de l'éthanol. Il a été rapporté que les métaux pouvaient être bien dispersés sur le graphène en raison du grand nombre de groupes fonctionnels sur les couches de graphène qui présentaient une activité catalytique élevée pour l'électrooxydation de l'alcool [15, 16, 18]. Par conséquent, il serait prometteur de développer des nanocatalyseurs en alliage Pd-Cu en forme de fleur supportés sur de l'oxyde de graphène réduit pour l'oxydation électrochimique de l'éthanol.

Ici, nous avons développé une approche hydrothermale à un pot facile pour préparer des nanoparticules d'alliage de Pd-Cu ressemblant à des fleurs soutenues par de l'oxyde de graphène réduit (RGO). L'ajout de solution d'ammoniac influence non seulement la formation d'alliage Pd-Cu, mais conduit également à la structure hiérarchique en forme de fleur, se fixant à la surface du RGO, augmentant de manière synergique la surface des électrocatalyseurs et acquérant plus de sites actifs disponibles [19]. Le Pd-Cu(F) Le nanocatalyseur /RGO a été caractérisé par microscopie électronique à balayage (MEB), microscope électronique à transmission (MET), diffraction des rayons X (XRD), spectromètre photoélectronique à rayons X (XPS), spectroscopie d'émission optique à plasma à couplage inductif (ICP-OES) et analyse thermogravimétrique (ATG). Les études électrochimiques en milieu alcalin montrent que le Pd-Cu(F) Le nanocatalyseur /RGO fournit une activité plus élevée et une activité à long terme significativement meilleure vis-à-vis de l'électrooxydation de l'éthanol que le nanocatalyseur Pd soutenu par RGO et le noir Pd commercial.

Méthodes

Réactif et produits chimiques

Nitrate de cuivre(II) trihydraté (Cu(NO3 )2 ·3H2 O), chlorure de palladium (PdCl2 ), éthylène glycol (EG), éthanol, poudre de graphite (S.P.), acide sulfurique (98 % en poids H2 SO4 ), permanganate de potassium (KMnO4 ) et le borohydrure de potassium (95 % en poids de KBH4 ) ont été achetés auprès de Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. Peroxyde d'hydrogène (30 % en poids H2 O2 ) et une solution d'ammoniac ont été fournis par Guangdong Guanghua Sci Tech Co., Ltd. L'hydroxyde de sodium (NaOH) a été proposé par Aladdin Industrial Inc. La polyvinylpyrrolidone (PVP, MW = 30 000, AR) a été achetée auprès de Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. ( Shangai, Chine). Dix pour cent du noir de Pd ont été fournis par HESEN Electric Co., Ltd. (Shanghai, Chine). Cinq pour cent en poids de solution de Nafion ont été obtenus auprès de Sigma Aldrich. Tous les produits chimiques ont été utilisés sans autre purification.

Préparation du Pd-Cu(F) /RGO

Préparation de l'oxyde de graphène (GO)

GO a été préparé à partir de poudre de graphite selon une méthode de Hummers modifiée [20].

Préparation de Pd-Cu(F) /RGO

Tout d'abord, une solution mélangée de 40 mL d'EG et 40 mL d'éthanol a été préparée, et 160 mg de PVP ont été mis dans la solution sous sonication pendant 30 min, puis en ajoutant 0,01 mol L − 1 PdCl2 et 0,02 mol L − 1 Cu(NON3 )2 ·3H2 O dans la solution mélangée sous agitation, en ajoutant ensuite un certain volume de solution d'ammoniaque pour ajuster le pH = 10,0. Ensuite, 30 mg de GO tel que préparé ont été dispersés dans la solution mélangée de 5 mL d'EG et de 5 mL d'éthanol dans des conditions de sonication pour former une suspension de GO, puis en les ajoutant à la solution mentionnée ci-dessus avec sonication pendant 60 min supplémentaires. Après ces étapes, nous avons transféré la solution de mélange avec 2 mL de KBH4 (0,15 mg mL − 1 ) dans un autoclave de 50 mL revêtu de Téflon et maintenu à 160 °C pendant 6 h. Après refroidissement à température ambiante, le produit a été centrifugé et lavé plusieurs fois avec de l'eau ultrapure et de l'éthanol. Enfin, le produit a été séché à 40°C sous vide pendant une nuit ; le résultat a été nommé Pd-Cu(F) /RGO.

Nous avons également préparé les particules sphériques Pd et Cu supportées sur le nanocatalyseur RGO dans la méthode similaire mentionnée ci-dessus, tandis que la différence est que la solution d'ammoniac a été remplacée par Na2 CO3 Solution. Les catalyseurs obtenus ont été marqués Pd-Cu(P) /RGO. Et le Pd (Pd/RGO) ou Cu (Cu(F) supporté par RGO) /RGO) des nanocatalyseurs ont également été préparés dans des conditions similaires sans Cu(NO3 )2 ·3H2 O ou PdCl2 , respectivement.

Mesures électrochimiques

Les mesures électrochimiques de l'activité électrocatalytique et de la stabilité des catalyseurs ont été réalisées sur un poste de travail électrochimique CHI750D en utilisant une cellule à trois électrodes à température ambiante. Une électrode à plaque de platine a été utilisée comme contre-électrode, tandis qu'une électrode au calomel saturé (SCE) a été utilisée comme électrode de référence. La préparation de l'électrode de travail était les étapes suivantes :2 mg de Pd-Cu(F) Le catalyseur /RGO a été ajouté dans 2 mL d'eau ultrapure sous sonication pour former une suspension ; puis, 10 μL de la suspension de catalyseur ont été étalés sur la surface d'une électrode en carbone vitreux (GCE, 5 mm de diamètre), qui a été soigneusement polie avec des poudres d'alumine et nettoyée à l'eau ultrapure. Plus tard, 5 μL de solution de Nafion (5 % en poids) ont été déposés sur la surface en tant que couche pour couvrir les échantillons. A titre de comparaison, le Pd-Cu(P) Les catalyseurs /RGO, Pd/RGO et Pd noirs commerciaux ont également été modifiés pour les électrodes dans les mêmes conditions. Dans chaque expérience, de l'azote de haute pureté a été utilisé pour saturer l'électrolyte pendant 30 minutes afin d'éliminer l'oxygène.

Résultats et discussion

SEM et MET ont été utilisés pour étudier la taille et la morphologie de Pd-Cu(F) /RGO, Pd-Cu(P) /RGO, Cu(F) Catalyseurs /RGO et Pd/RGO. Comme le montre la figure 1a, les nanoparticules d'alliage Pd-Cu se trouvent des deux côtés de la couche de graphène. On peut évidemment voir sur la Fig. 1b, c que ces Pd-Cu(F) Les nanocatalyseurs /RGO ont une morphologie en forme de fleur qui est différente de la particule Pd-Cu(P) /Nanoparticules RGO illustrées à la Fig. 1e, f. Et les tailles de particules moyennes de ces deux catalyseurs étaient d'environ 80 ± 5 nm et 10 ± 2 nm, respectivement. La morphologie du Pd-Cu(F) /RGO est beaucoup plus proche de Cu(F) /Nanoparticules RGO montrées sur la figure 1g plutôt que la structure particulaire sphérique des nanoparticules Pd/RGO montrées sur la figure 1h, et cette morphologie hiérarchique compacte semblable à une fleur est exactement comme rapportée dans les études précédentes, suggérant que cette structure est pertinente pour l'impact de Cu et solution d'ammoniaque [21, 22]. Les nanoparticules de Pd-Cu en forme de fleur sans graphène ont également été fabriquées, illustrées sur la figure 1d, pour affirmer le rôle du graphène dans les électrocatalyseurs. On peut observer que les nanoparticules se sont dispersées de manière inégale et que certaines petites nanoparticules se sont agrégées. Comparer avec la morphologie de Pd-Cu(F) /RGO, on peut conclure que le graphène est un substrat idéal pour supporter et disperser les nanoparticules, ce qui est cohérent avec les rapports précédents [17, 21].

SEM (a , b ) et TEM (c ) images pour Pd-Cu(F) /RGO. SEM (d ) image pour Pd-Cu(F) . SEM (e ) et TEM (f ) images pour Pd-Cu(P) /RGO. TEM (g ) image pour Cu(F) /RGO. SEM (h ) image pour Pd/RGO

Pour étudier la distribution des éléments du Pd-Cu(F) /RGO, les spectres de spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie (EDX) ont été présentés sur la figure 2a. Les résultats ont indiqué que les fractions pondérales de Pd et Cu de Pd-Cu(F) /RGO était d'environ 1:1,4, ce qui concordait avec les fractions pondérales d'alimentation de Pd et Cu qui étaient de 1:1,3. Les fractions de poids réelles ont en outre été mesurées par spectroscopie d'émission optique à plasma à couplage inductif (ICP-OES), et le résultat de l'analyse a révélé que Pd-Cu(F) /RGO contient 15,8 % en poids de Pd et 21,4 % en poids de Cu, ce qui correspond à peu près à l'EDX. Les profils de balayage STEM-EDS (Fig. 2b) ont également indiqué que les éléments Pd et Cu se chargeaient de manière homogène sur les catalyseurs.

Spectres EDX (a ) et les profils STEM-EDS (b ) de Pd-Cu(F) /RGO. Le pic Si provenait du substrat Si nécessaire

Les modèles XRD du Pd-Cu(F) /RGO, Pd-Cu(P) /RGO, Pd/RGO et Cu(F) Les catalyseurs /RGO ont été présentés sur la Fig. 3. Pour le Pd-Cu(P) /RGO, trois pics de diffraction ont été détectés à 40,1°, 46,9° et 68,6°, correspondant aux plans de cristallites (111), (200) et (220) de Pd, qui étaient cohérents avec les pics de Pd/RGO. Et le pic de diffraction à 43,3° appartient aux (111) plans du Cu, suggérant la séparation de phases entre Pd monométallique et Cu dans Pd-Cu(P) /RGO. Les positions de crête du Pd-Cu(F) /RGO décalé par rapport à Pd/RGO, suggérant la formation d'alliages Pd-Cu [12]. L'expérience témoin de Cu(F) /RGO sans charge Pd montre des pics supplémentaires à 29,6°, 42,4°, 61,4° et 74,0° correspondant à Cu2 + 1 O (Cu2 O avec des défauts en excès de métal), ce qui a confirmé que le cuivre était chargé sur le RGO et oxydé. De plus, le large pic à environ 25° est détecté dans chaque ligne, qui est attribué aux plans (002) de RGO, suggérant l'élimination des groupes fonctionnels contenant de l'oxygène du GO [23].

Modèles XRD du Pd-Cu(P) /RGO (courbe a), Pd/RGO (courbe b), Pd-Cu(F) /RGO (courbe c), et Cu(F) /RGO (courbe d)

Pour déterminer davantage la structure, une analyse XPS a été effectuée pour analyser les états chimiques de surface et les composants de l'échantillon. Les spectres XPS haute résolution de Pd 3d , Cu 2p régions de Pd-Cu(F) /RGO sont montrés dans les Fig. 4a, b, respectivement. Le spectre XPS du Pd était une combinaison de quatre pics provenant du Pd à 340,6 et 335,2 eV et du PdO à 341,6 et 336,2 eV [4]. Dans le spectre Cu XPS, les pics à environ 932,6 et 952,6 eV représentaient Cu 2p 3/2 et Cu 2p 1/2, respectivement. Le Cu 2p 3/2 et Cu 2p 1/2 signaux ont été équipés de six pics qui peuvent être dus à Cu ou Cu2 O à 932,4 et 952,4 eV, CuO à 933,2 et 953,2 eV et Cu(OH)2 à 934,4 et 955,2 eV, qui étaient en partie cohérents avec le résultat de la DRX.

Levé et spectres XPS haute résolution de Pd 3d (un ) et Cu 2p (b ) de Pd-Cu(F) /RGO

D'après les données XPS, nous avons proposé le mécanisme de formation possible comme suit :Dans la solution d'ammoniac, à la fois Cu 2+ et Pd 2+ ont été coordonnés avec l'ammoniac, formant le [Cu(NH3 )4 ] 2+ et [Pd(NH3 )4 ] 2+ , respectivement. Une fraction des complexes en outre combinée avec OH pour former les oxydes métalliques [24], et l'autre partie, a été réduite de KBH4 aux nanoparticules. Au cours de ce processus, un alliage Pd-Cu s'est formé. Il est possible que l'ajout d'ammoniac favorise la formation d'alliage Pd-Cu [25, 26]. Nous pensons que le PVP joue un rôle crucial en tant qu'agent directeur de structure pendant la réduction, ce qui est similaire au système du Pt-Cu dans le cas du bromure de cétyltriméthylammonium (CTAB). CTAB et PVP sont généralement utilisés pour contrôler la nucléation et la croissance des nanoparticules et influencer la vitesse de réaction, résultant en diverses formes [27,28,29]. Pendant ce temps, GO a été réduit à RGO par KBH4 et les nanoparticules d'alliage de Pd-Cu en forme de fleur ont été déposées sur le RGO en raison des fortes interactions entre les nanoparticules de métal ou d'oxyde métallique et les groupes fonctionnels de RGO [1]. Le schéma de la préparation du Pd-Cu(F) /RGO nanostructures a été montré dans la Fig. 5. Comme pour Pd-Cu(P) /RGO, d'après les travaux de Zhang QL et al. [1] et Lu L et al. [30], Pd 2 + et Cu 2+ peut être réduit de KBH4 et déposé sur le RGO, ainsi que Na2 CO3 en ajustant simplement le pH du système.

Illustration schématique de la préparation de Pd-Cu(F) /Nanostructures RGO

L'analyse thermogravimétrique (TGA) a été réalisée sous un flux d'air, et les échantillons ont été chauffés avec une vitesse de chauffage de 10 °C min − 1 . L'analyse a été réalisée sur Pd-Cu(F) /RGO, Pd-Cu(P) /RGO, Pd/RGO et GO. Les résultats montrés dans la Fig. 6 ont montré qu'une perte de poids d'environ 6 % de Pd-Cu(F) /RGO s'est produit entre 250 et 500 °C, tandis que la perte de poids de Pd-Cu(P) /RGO était d'environ 14% et Pd/RGO était d'environ 22%. La perte de poids des produits dans l'atmosphère d'air à haute température était probablement due à l'élimination des groupes fonctionnels contenant de l'oxygène restants. La perte de poids significative de GO, d'environ 28 % entre 100 et 300 °C, était principalement due à l'élimination des groupes fonctionnels contenant de l'oxygène, tout comme C–O et C=O. Et la perte de poids à moins de 100 °C qui provenait de la fuite de molécules d'eau entre les nanofeuillets RGO ainsi que la perte de poids au-dessus de 500 °C était due à la combustion du squelette carboné [27, 31, 32]. Le résultat a indiqué l'élimination des groupes fonctionnels contenant de l'oxygène sur Pd-Cu(P) /RGO et Pd-Cu(F) /RGO, ce qui confirme encore que GO a été efficacement réduit en RGO lors de la synthèse [23].

Courbes TGA de Pd-Cu(F) /RGO, Pd-Cu(P) /RGO, Pd/RGO et GO de 40 à 780 °C en atmosphère atmosphérique

Afin d'évaluer les performances de ces catalyseurs pour l'électrooxydation de l'éthanol en milieu alcalin, le comportement électrochimique de ces catalyseurs a été étudié par des voltamogrammes cycliques (CV) dans une solution de NaOH 0,5 M sans et avec 0,5 M C2 H5 OH. Les CV mesurés dans un N2 -solution saturée de NaOH 0,5 M à une vitesse de balayage de 50 mV s − 1 ont été montrés dans la Fig. 7a. Les mesures de CV ont été effectuées entre - 0,8 et 0,2 V (vs. SCE), et les pics de - 0,2 à 0 V ont été contribués par la formation d'espèces oxygénées à la surface du Pd, et les pics entre - 0,4 et - 0,2 V étaient principalement dus à la réduction de PdO, qui peut libérer des sites de surface pour l'oxydation de l'éthanol [2]. La surface active électrochimique (ECSA) a été calculée par l'aire intégrale de la réduction de PdO. L'ECSA a été estimée à 151,90 m 2 g − 1 Pd pour le Pd-Cu(F) /RGO, qui était plus grand que celui du Pd-Cu(P) /RGO (123,36 m 2 g − 1 Pd), Pd/RGO (102,66 m 2 g − 1 Pd) et Pd noir (88,10 m 2 g − 1 Pd).

Voltammogrammes cycliques du Pd-Cu(F) /RGO, Pd-Cu(P) /RGO, Pd/RGO et Pd noir. Tracés CV dans 0,5 M NaOH (a ) et 0,5 M de NaOH + 0,5 M de C2 H5 OH (b ) à une vitesse de balayage de 50 mV s − 1 . Les images insérées sont les tracés de voltamogramme cyclique de Cu(F) /RGO dans 0,5 M NaOH (a ) et 0,5 M de NaOH + 0,5 M de C2 H5 OH (b ) à une vitesse de balayage de 50 mV s − 1

Les CV de Pd-Cu(F) /RGO, Pd-Cu(P) /RGO, Pd/RGO et Pd noir dans un N2 -saturé 0,5 M NaOH + 0,5 M C2 H5 La solution OH a été montrée sur la figure 7b. Le courant d'oxydation de l'éthanol de Pd-Cu(F) /RGO (2416,25 mA mg − 1 Pd) était supérieur à celui de Pd-Cu(P) /RGO (1779,09 mA mg − 1 Pd), et bien supérieur à Pd/RGO (997,70 mA mg − 1 Pd) et Pd noir (847,4 mA mg − 1 Pd), ce qui signifie le Pd-Cu(F) /RGO avait une activité élevée d'oxydation de l'éthanol. Il y avait également différents potentiels d'apparition d'oxydation de l'éthanol parmi les quatre catalyseurs. Le potentiel d'apparition de Pd-Cu(F) /RGO était plus négatif que celui de Pd-Cu(P) /RGO alors que beaucoup plus négatif que celui de Pd/RGO et Pd black. Cette observation impliquait que les molécules d'éthanol peuvent être plus facilement oxydées sur Pd-Cu(F) /RGO. Nous pouvons conclure que les catalyseurs en forme de fleur tels que préparés avaient de meilleures performances électrochimiques que les catalyseurs synthétiques à particules sphériques.

Pour révéler le rôle du Cu dans le Pd-Cu(F) /RGO, une expérience de contrôle de Cu(F) /RGO sans chargement de Pd a été réalisé dans les mêmes conditions. Comme le montre l'encart de la Fig. 7a, b, il n'y avait pas de pic évident d'oxydation de l'éthanol dans le CV carve de Cu(F) /RGO dans 0,5 M NaOH + 0,5 M C2 H5 OH. Ce résultat était cohérent avec les rapports précédents [4, 12]. Les activités électrocatalytiques ignorables vers l'oxydation à l'éthanol de Cu(F) /RGO a suggéré que le Pd agissait comme sites actifs pour l'oxydation électrocatalytique vers l'électrooxydation de l'éthanol, et la formation d'alliage Pd-Cu peut encore améliorer l'activité électrocatalytique [33]. Le rôle du Cu dans le Pd-Cu(F) /RGO dans la réaction d'électrooxydation peut s'expliquer par un effet bifonctionnel [12]. Cu est un atome donneur d'électrons, tandis que Pd est un accepteur d'électrons. Le centre de la bande d se déplace lors de l'alliage entre Pd et Cu, et ce phénomène peut augmenter l'oxydation électrocatalytique [18, 34, 35]. Par conséquent, la formation d'alliage Pd-Cu sera en faveur de l'électrooxydation de l'éthanol. Il est également intéressant de noter que le changement de morphologie de la particule à la structure hiérarchique en forme de fleur améliore également l'électroactivité, ce qui est principalement dû à la grande surface et à l'augmentation du nombre de sites actifs catalytiques [36].

Le test de durabilité de ces quatre catalyseurs a été mesuré dans un N2 -saturé 0,5 M NaOH + 0,5 M C2 H5 Solution d'OH pendant 3000 s à un potentiel de − 0,35 V, comme le montre la Fig. 8. En raison de la formation des espèces intermédiaires, les courants initiaux ont chuté rapidement au début [1], et le taux de décroissance pour Pd-Cu (F) /RGO était significativement plus petit que celui de Pd-Cu(P) /RGO. Le courant final après 3000 s de Pd-Cu(F) /RGO était bien supérieur à celui de Pd-Cu(P) /RGO, Pd/RGO et Pd noir dans les mêmes conditions, et les valeurs de densité de courant ont été répertoriées dans le tableau 1. Ces résultats ont illustré l'activité électrocatalytique à long terme la plus élevée de Pd-Cu(F) /RGO parmi les catalyseurs étudiés, ce qui suggère que la formation d'une morphologie et d'un alliage en forme de fleur hiérarchique améliorent considérablement la stabilité des catalyseurs vis-à-vis de l'électrooxydation de l'éthanol.

Je -T courbes du Pd-Cu(F) /RGO (courbe a), Pd-Cu(P) /RGO (courbe b), Pd/RGO (courbe c) et Pd noir (courbe d) dans 0,5 M NaOH + 0,5 M C2 H5 OH jusqu'à 3000 s à 25 °C

Conclusions

En résumé, nous avons développé une approche de synthèse en un seul pot pour la préparation d'un nouveau nanocatalyseur en alliage Pd-Cu de type fleur hiérarchique soutenu par du graphène chimiquement converti. Il s'avère que l'ajout d'une solution d'ammoniac lors de la préparation des nanocatalyseurs offre la possibilité d'ajuster la morphologie des nanocatalyseurs et d'influencer la formation d'alliage, ce qui conduit tous deux à une activité électrocatalytique fortement améliorée vers l'oxydation de l'éthanol en milieu alcalin et mieux à long terme. stabilité à terme de la structure hiérarchique en forme de fleur de Pd-Cu(F) /RGO que celui du Pd-Cu(P) /RGO, Pd/RGO et catalyseurs noirs de Pd. L'activité électrocatalytique considérablement améliorée et la durabilité bénéficiant de la morphologie hiérarchique en forme de fleur et de l'alliage Pd-Cu suggèrent que le Pd-Cu(F) /RGO pourrait promettre un électrocatalyseur pour l'oxydation de l'éthanol dans les DEFC, révélant le grand potentiel de la conception de la structure des matériaux de support pour la fabrication future de nanocatalyseurs.

Abréviations

Cu :

Cuivre

CV :

Voltammogrammes cycliques

DEFC :

Piles à combustible à éthanol direct

ECSA :

Surface active électrochimique

GCE :

Electrode de carbone vitreux

GO :

Oxyde de graphène

ICP-OES :

Spectroscopie d'émission optique à plasma à couplage inductif

Pd :

Palladium

RGO :

Oxyde de graphène réduit

SCE :

Électrode au calomel saturé

SEM :

Microscopie électronique à balayage

TEM :

Microscope électronique à transmission

TGA :

Analyse thermogravimétrique

XPS :

Spectromètre photoélectronique à rayons X

XRD :

Diffraction des rayons X


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