Cu‐W Synergistic Doping in Porous Multiphase Pd Metallene for Efficient C1 Product Formation in Ethanol Electrooxidation

作者
Hui Wang,Xiang Li,Zitong Jiang,Qing Xu,Qiaoqin Guo,Chaozheng He,J F Zhang,Yaming Liu,Mingshang Jin
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:22 (42): e74047-e74047
标识
DOI:10.1002/smll.74047
摘要

ABSTRACT Direct ethanol fuel cells are promising clean energy devices, but the difficulty in cleaving the C─C bond of ethanol leads to low C1 pathway selectivity (typically ∼10%) and incomplete energy conversion. To address this challenge, we synthesized a porous multiphase Pd‐based metallene nanocatalyst co‐doped with oxygen‐philic Cu and W. Temperature was identified as the key factor regulating the crystal structure: low temperatures yielded amorphous phases, high temperatures produced crystalline phases, and intermediate temperatures formed the desired crystalline/amorphous mixed multiphase structure. This multiphase structure provided abundant active sites. The optimal PdCuW metallene exhibited exceptional performance for ethanol electrooxidation: a record‐high C1 pathway selectivity of 72.6% (1.6 times that of undoped Pd metallene and 10.2 times that of commercial Pd/C), a mass activity of 4301.6 mA/mg Pd (4.7 times that of commercial Pd/C), and superior stability (only 7.3% activity decay vs. 67.9% for commercial Pd/C). Mechanistic studies (In situ ATR‐FTIR, DFT calculations) revealed that synergistic Cu‐W doping reduced the C─C bond cleavage energy barrier, enhanced OH * adsorption, and weakened the poisoning effect of intermediate CO * . The work offers a rational design strategy for high‐selectivity electrocatalysts, advancing ethanol's full energy utilization and holding broad implications for Pd‐based catalyst systems in energy conversion technologies.
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