Mixed‐Dimensional Pt–Ni Alloy Polyhedral Nanochains as Bifunctional Electrocatalysts for Direct Methanol Fuel Cells

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作者
Tianyu Xia,Kai Zhao,Youqi Zhu,Xiaoyan Bai,Han Gao,Ziyu Wang,Yue Gong,Menglin Feng,Shunfang Li,Qiang Zheng,Shouguo Wang,Rongming Wang,Haizhong Guo
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (2): e2206508-e2206508 被引量:139
标识
DOI:10.1002/adma.202206508
摘要

Pt nanocatalysts play a critical role in direct methanol fuel cells (DMFCs) due to their appropriate adsorption/desorption energy, yet suffer from an unbalanced relationship between size-dependent activity and stability. Herein, mixed-dimensional Pt-Ni alloy polyhedral nanochains (Pt-Ni PNCs) with an ordered assembly of a nanopolyhedra-nanowire-nanopolyhedra architecture are fabricated as bifunctional electrocatalysts for DMFCs, effectively alleviating the size effect. The Pt-Ni PNCs exhibit 7.23 times higher mass activity for the anodic methanol oxidation reaction (MOR) than that of commercial Pt/C. In situ Fourier transform infrared spectroscopy and CO stripping measurements demonstrate the prominent stability of the Pt-Ni PNCs to resist CO poisoning. For the cathodic oxygen reduction reaction (ORR), a positive half-wave potential exceeding Pt/C is achieved by the Pt-Ni PNCs, and it can be well maintained for 10 000 cycles with negligible activity decay. The designed nanostructure can alleviate the agglomeration and dissolution problems of 0D small-sized Pt-Ni alloy nanocrystals and enrich surface atom steps and active facets of 1D chain-like nanostructures. This work provides a proposed strategy to improve the catalytic performance of Pt-based nanocatalysts by constructing novel interfacial relationships in mixed dimensions to alleviate the imbalance between catalytic activity and catalytic stability caused by size effects.
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