Palladium Nanoparticles Loaded on TiO2–Graphene Hybrids (Pd/TiO2–Gr) with Enhanced Electrocatalytic Activity in Formic Acid Oxidation
Tóm tắt
We first report the hybrids of TiO2 and graphene (Gr) used as the support of Pd nanoparticles, showing high performance electrocatalysts for formic acid oxidation. The hybrids are prepared with the solvothermal method, and tetrabutyl titanate and graphene-oxide (GO) are used as the precursors. The initial mass ratios of Ti:GO in the precursors are 0.07, 0.15, 0.26, 0.60, respectively. Compared to Pd/graphene, the as-obtained Pd/TiO2–Gr electrocatalysts exhibit higher catalytic activity and stability. Among them, the Pd/TiO2–Gr (Ti : GO = 0.26, initial mass ratio) exhibit the highest activity. Its current density is about 3.1 times of Pd/graphene, and the agglomeration of Pd metal that can be seen in Pd/graphene has been inhibited in the as prepared Pd/TiO2–Gr. Thus the electrocatalytic performance of Pd for formic acid oxidation is greatly improved by the binary TiO2–graphene support.
Tài liệu tham khảo
W. T. Wei and W. Chen, J. Power Sources 204, 85 (2012).
P. Wu, Y. Y. Huang, L. Q. Zhou, Y. B. Wang, and Y. K. Bu, Electrochim. Acta 152, 68 (2015).
M. W. Breiter, Electrochim. Acta 8, 447 (1963).
Y. H. Qin, Y. Li, T. Lam, and Y. C. Xing, J. Power Sources 284, 186 (2015).
W. J. Wen, C. Y. Li, W. P. Li, and Y. Tian, Electrochim. Acta 109, 201 (2013).
M. Tian, M. Malig, S. Chen, and A. Chen, Electrochem. Commun. 13, 370 (2011).
H. Meng, D. G. Zeng, and F. Y. Xie, Catalysts 5, 1221 (2015).
X. G. Yu and P. G. Pickup, Electrochem. Commun. 11, 2012 (2009).
X. G. Yu and P. G. Pickup, J. Power Sources 187, 493 (2009).
B. Y. Yu, W. J. Wen, W. P. Li, Y. Yang, D. D. Hou, and C. S. Liu, Electrochim. Acta 196, 223 (2016).
Y. X. Jin, J. Zhao, F. Li, W. P. Jia, D. X. Liang, H. Chen, R. R. Li, J. J. Hu, J. M. Ni, T. Q. Wu, and D. P. Zhong, Electrochim. Acta 220, 83 (2016).
F. Fathirad, D. Afzali, and A. Mostafavi, Int. J. Hydrogen Energy 41, 13220 (2016).
D. Liu, M. L. Xie, C. M. Wang, L. W. Liao, L. Qiu, J. Ma, H. Huang, R. Long, and J. Jiang, Nano Res. 9, 1590 (2016).
S. Z. Hu, F. Munoz, J. Noborikawa, J. Haan, L. Scudiero, and S. Ha, Appl. Catal. B: Environ. 180, 758 (2016).
Y. F. Hao, J. F. Shen, X. D. Wang, J. H. Yuan, Y. Shao, L. Niu, and S. T. Huang, Int. J. Hydrogen Energy 41, 3015 (2016).
S. Z. Hu, L. Scudiero, and S. Ha, Electrochim. Acta 83, 354 (2012).
Y. N. Xie, J. Wang, X. Huang, B. W. Luo, W. Z. Yu, and L. D. Shao, Electrochem. Commun. 74, 48 (2016).
J. Goel and S. Basu, Int. J. Hydrogen Energy 39, 15956 (2014).
S. Bong, S. Uhm, Y. R. Kim, J. Lee, and H. Kim, Electrocatal. 1, 139 (2010).
S. Y. Wang, X. Wang, and S. P. Jiang, Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 6883 (2011).
A. Trapalis, N. Todorova, T. Giannakopoulou, N. Boukos, T. Speliotis, D. Dimotikali, and J. Yu, Appl. Catal. B: Environ. 180, 637 (2016).
J. Zhao, Z. S. Liu, H. Q. Li, W. B. Hu, C. Z. Zhao, P. Zhao, and D. L. Shi, Langmuir 31, 2576 (2015).
X. S. Li, Y. W. Zhu, W. W. Cai, M. Borysiak, B. Y. Han, D. Chen, R. D. Piner, L. Colombo, and R. S. Ruoff, Nano Lett. 9, 4359 (2009).
B. Seger and P. V. Kamat, J. Phys. Chem. C 113, 7990 (2009).
S. Wang and A. Manthiram, Electrochim. Acta 88, 565 (2013).
J. Yang, C. Tian, L. Wang, and H. G. Fu, J. Mater. Chem. 21, 3384 (2011).
S. Stankovich, D. A. Dikin, R. D. Piner, K. A. Kohlhaas, A. Kleinhammes, Y. Y. Jia, Y. Wu, S. T. Nguyen, and R. S. Ruoff, Carbon 45, 1558 (2007).
S. D. Yang, C. M. Shen, X. J. Lu, H. Tong, J. J. Zhu, and X. G. Zhang, Electrochim. Acta 62, 242 (2012).
S. Y. Huang, P. Ganesan, S. Park, and B. N. Popov, J. Am. Chem. Soc. 131, 13898 (2009)
S. D. Yang, X. G. Zhang, H. Y. Mi, and X. G. Ye, J. Power Sources 175, 26 (2008).
S. D. Yang, C. M. Shen, Y. Y. Liang, H. Tong, W. He, X. Z. Shi, X. G. Zhang, and H. J. Gao, Nanoscale 3, 3277 (2011).
Y. Shi, J. P. Li, J. F. Xing, M. L. Xiao, Y. Chen, Y. M. Zhou, T. H. Liu, and Y. W. Tang, Acta Chim. Sin. 70, 1257 (2012).
W. L. Qu, Z. B. Wang, X. L. Sui, D. M. Gu, and G. P. Yin, Int. J. Hydrogen Energy 37, 15096 (2012).
L. G. Feng, L. Yan, Z. M. Cui, C. P. Liu, and W. Xing, J. Power Sources 196, 2469 (2011).
C. Ma, Y. X. Jin, M. Q. Shi, Y. Q. Chu, Y. H. Xu, W. P. Jia, Q. H. Yuan, J. B. Chen, H. L. Pan, and Q. W. Dai, Ionics 20, 1419 (2014).
H. T. Lu, Z. J. Yang, X. Yang, and Y. Fan, Electrocatal. 6, 255 (2014).
K. Q. Wang, B. Wang, J. F. Chang, L. G. Feng, and W. Xing, Electrochim. Acta 150, 329 (2014).
A. Malolepszy, M. Mazurkiewicz, L. Stobinski, B. Lesiak, L. Kövér, J. Tóth, B. Mierzwa, A. Borodzinski, F. Nitze, and T. Wågberg, Int. J. Hydrogen Energy 40, 16724 (2016).
J. Wang, D. Teschner, X. Huang, Y. Y. Yao, M. Willinger, L. D. Shao, and R. Schlögl, Electrochem. Commun. 74, 24 (2016).
S. T. Nguyen, Y. H. Yang, and X. Wang, Appl. Catal. B: Environ. 113–114, 261 (2012).
H. Hao, C. G. Hu, Z. H. Zhao, H. Liu, X. Xie, and Y. Xi, Electrochim. Acta 105, 130 (2013).
D. C. Marcano, D. V. Kosynkin, J. M. Berlin, A. Sinitskii, Z. Z. Sun, A. Slesarev, L. B. Alemany, W. Lu, and J. M. Tour, ACS Nano 4, 4806 (2010).
Y. J. Zhang, S. J. Zhang, K. J. Wang, F. Ding, and J. Wu, J. Nanomater. 2013, 363 (2013).
Z. G. Wang, P. J. Li, Y. F. Chen, J. R. He, B. J. Zheng, J. B. Liu, and F. Qi, Mater. Lett. 116, 416 (2014).
Q. Zhang, C. G. Tian, A. P. Wu, T. X. Tan, L. Sun, L. Wang, and H. G. Fu, J. Mater. Chem. 22, 11778 (2012).
W. P. Li, F. R. F. Fan, and A. J. Bard, J. Solid State Electrochem. 16, 2563 (2012).
F. H. Zhao, B. H. Dong, R. J. Gao, G. Su, W. Liu, L. Shi, C. H. Xia, and L. X. Cao, Appl. Surf. Sci. 351, 303 (2015).
G. Cheng, M. Acik, R. M. Abolfath, Y. Chabal, and K. Cho, J. Phys. Chem. C 116, 9969 (2012).
P. K. Rastogi, V. Ganesan, and S. Krishnamoorthi, Electrochim. Acta 125, 593 (2014).
Y. Zhao, Y. Hu, Y. Li, H. Zhang, S. W. Zhang, L. T. Qu, G. Q. Shi, and L. M. Dai, Nanotechnology 21, 505702 (2010).
J. B. Xu, T. S. Zhao, and Z. X. Liang, J. Power Sources 185, 857 (2008).
Y. H. Qin, Y. F. Li, T. Lam, and Y. C. Xing, J. Power Sources 284, 186 (2015).
C. C. Zheng, C. H. He, H. Y. Zhang, W. G. Wang, and X. L. Lei, Ionics 21, 51 (2014).
Y. P. Leng, Y. H. Gao, W. C. Wang, and Y. P. Zhao, J. Supercrit. Fluid 103, 115 (2015).
D. S. Kim, E. F. A. Zeid, and Y. T. Kim, Electrochim. Acta 55, 3628 (2010).
L. Zhang, L. Wan, Y. R. Ma, Y. Chen, Y. M. Zhou, Y. W. Tang, and T. H. Lu, Appl. Catal. B: Environ. 138–139, 229 (2013).
L. T. Ye, Z. S. Li, L. Zhang, F. L. Lei, and S. Lin, J. Colloid Interface Sci. 433, 156 (2014).
S. A. Pawar, R. S. Devan, D. S. Patil, V. V. Burungale, T. S. Bhat, S. S. Mali, S. W. Shin, J. E. Ae, C. K. Hong, Y. R. Ma, J. H. Kim, and P. S. Patil, Electrochim. Acta 117, 470 (2014).
Z. Song, J. Hrbek, and R. Osgood, Nano Lett. 5, 1327 (2005).
W. Göpel, G. Rocker, and R. Feierabend, Phys. Rev. B 28, 3427 (1983).
G. X. Yang, Y. Chen, Y. M. Zhou, Y. W. Tang, and T. H. Lu, Electrochem. Commun. 12, 492 (2010).
C. Y. Du, M. Chen, W. G. Wang, and G. P. Yin, ACS Appl. Mater. Inter. 3, 105 (2011).
R. J. Liu, S. W. Li, X. L. Yu, G. J. Zhang, S. J. Zhang, J. N. Yao, and L. J. Zhi, J. Mater. Chem. 22, 3319 (2012).
S. Hernández, G. Barbero, G. Saracco, and A. L. Alexe-Ionescu, J. Phys. Chem. C 119, 9916 (2015).
M. D. Obradović and S. L. Gojković, Electrochim. Acta 88, 384 (2013).
A. A. Kulikovsky, Electrochem. Commun. 7, 237 (2005).
C. H. Wang, N. Li, Q. N. Wang, and Z. H. Tang, Nanoscale Res. Lett. 11, 1 (2016).
R. G. Ma, X. D. Ren, B. Y. Xia, Y. Zhou, C. Sun, Q. Liu, J. J. Liu, and J. C. Wang, Nano Res. 9, 808 (2016).
N. Hoshi, K. Kida, M. Nakamura, M. Nakada, and K. Osada, J. Phys. Chem. B 110, 12480 (2006).
G. W. Wang, B. Huang, L. Xiao, Z. D. Ren, H. Chen, D. Wang, H. D. Abruña, J. Lu, and L. Zhuang, J. Am. Chem. Soc. 136, 9643 (2014).
C. Wang, M. F. Chi, D. G. Li, D. Strmcnik, D. V. Vliet, G. F. Wang, V. Komanicky, K. C. Chang, A. P. Paulikas, D. Tripkovic, J. Pearson, K. L. More, N. M. Markovic, and V. R. Stamenkovic, J. Am. Chem. Soc. 33, 14396 (2011)
K. J. J. Mayrhofer, B. B. Blizanac, M. Arenz, V. R. Stamenkovic, P. N. Ross, and N. M. Markovic, J. Phys. Chem. B 109, 14433 (2005).
C. T. Hsieh, W. Y. Chen, D. Y. Tzou, A. K. Roy, and H. T. Hsiao, Int. J. Hydrogen Energy 37, 17837 (2012).