将铂(Pt)催化剂锚定在适当的载体上,例如MXenes,是实现直接甲醇燃料电池理想阳极的可行途径。然而,活性位点的占用和中毒、Pt与载体之间的弱相互作用以及Pt的溶解往往降低了Pt催化剂的真实性能。
基于此,武汉理工大学麦立强教授,奥克兰大学Ziyun Wang结合理论和实验结果,成功地引入表面电场来提高Ptc/Ti3C2Tx催化剂的Pt团簇对CO中毒的抗性,并获得了超高的MOR活性和耐久性。
文章要点
1)研究发现,由于Pt团簇向Ti3C2Tx载体的电荷转移,富电子的Ti3C2Tx表面产生强电场,产生界面排斥。电场诱导的斥力导致Pt团簇周围的高局部羟基浓度,进一步激活了COads。此外,三维皱球结构抑制了Ti3C2Tx的堆积,扩大了催化剂与电解质的接触面积,保证了电场的作用。
2)Ptc/Ti3C2Tx对其他醇氧化反应的高活性和持久性也证实了场致排斥对CO耐性的增强作用。因此,在电催化剂表面构建高浓度的局部羟基是CO中毒小分子氧化反应的一种有前景的策略,其在工业条件下的有效性有待进一步研究。
参考文献
Jiexin Zhu, et al, Ultrahigh Stable Methanol Oxidation Enabled by a High Hydroxyl Concentration on Pt Clusters/MXene Interfaces, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c03982
https://doi.org/10.1021/jacs.2c03982