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Erschienen in: Rare Metals 4/2023

06.01.2023 | Letter

Weakening CO poisoning over size- and support-dependent Ptn/X-graphene catalyst (X = C, B, N, n = 1–6, 13)

verfasst von: An-Qi Dong, Hui Li, Han-Ming Wu, Kai-Xiang Li, Yuan-Kai Shao, Zhen-Guo Li, Shu-Hui Sun, Wei-Chao Wang, Wei-Bo Hu

Erschienen in: Rare Metals | Ausgabe 4/2023

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CO poisoning is one of the obstacles for platinum catalysts toward the electro-catalysis process for proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) or direct methanol fuel cell (DMFC). Herein, we aim to weaken the CO poisoning on Pt by varying the cluster sizes and supports via doping graphene with B and N based on DFT + D3 calculations. Energetically, the most favorable Ptn/X-graphene (X = C, B, N; n = 1–6, 13) structures are obtained, and the calculated binding energies between Ptn and X-graphene are size- and support-dependent on a sequence: Ptn/B-g > Ptn/N-g > Ptn/C-g. The low-coordinated and protruded Pt atoms are identified as the active sites. The medium-sized clusters (n = 4–6) display CO poisoning-free properties with an excellent CO oxidation performance, resulting from the moderate locations of d-band center and electronic transfer via the interface. Furthermore, E-R mechanism is revealed to dominate the reaction route with a rate-limiting step of the second CO2 desorption. The corresponding activation energy barriers are 0.53, 0.61 and 0.56 eV for Ptn/B-g (n = 4, 5, 6), respectively. This work provides insights into the theoretical design of CO poisoning-free catalyst Ptn/X-g in the applications of DMFC/PEMFC.

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Literatur
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Zurück zum Zitat Rehg TJ, Liu DJ, Williams JC, Kaiser M. Electro-catalytic oxidation (ECO) device to remove CO from reformate for fuel cell application, Google Patents, 2001. Rehg TJ, Liu DJ, Williams JC, Kaiser M. Electro-catalytic oxidation (ECO) device to remove CO from reformate for fuel cell application, Google Patents, 2001.
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Metadaten
Titel
Weakening CO poisoning over size- and support-dependent Ptn/X-graphene catalyst (X = C, B, N, n = 1–6, 13)
verfasst von
An-Qi Dong
Hui Li
Han-Ming Wu
Kai-Xiang Li
Yuan-Kai Shao
Zhen-Guo Li
Shu-Hui Sun
Wei-Chao Wang
Wei-Bo Hu
Publikationsdatum
06.01.2023
Verlag
Nonferrous Metals Society of China
Erschienen in
Rare Metals / Ausgabe 4/2023
Print ISSN: 1001-0521
Elektronische ISSN: 1867-7185
DOI
https://doi.org/10.1007/s12598-022-02210-y

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