一氧化碳（CO）中毒嚴(yán)重限制了燃料電池的選擇性、活性和長(zhǎng)期壽命，例如氧還原反應(yīng)（ORR）、甲醇氧化（MOR）等。研究表明，通過調(diào)整化學(xué)成分、形狀、增強(qiáng)的電化學(xué)活性表面積（ECSA）和暴露的催化劑表面結(jié)構(gòu)，可以顯著提高燃料電池的性能。然而，CO中毒與鉑（Pt）基催化劑活性喪失之間的關(guān)系仍不清楚。基于此，中科院化學(xué)研究所李玉良院士和Lan Hui博士后（共同通訊作者）等人報(bào)道了通過簡(jiǎn)單的電化學(xué)沉積策略由多孔石墨炔（GDY）六方環(huán)的域限制效應(yīng)誘導(dǎo)可控的合成單鎳（Ni）原子合金鉑（Pt）六方納米晶體（NiPtSAA/GDY）催化劑。值得注意的是，研究結(jié)果表明Pt NCs的尺寸和形貌可以通過GDY輕松調(diào)控，單個(gè)Ni原子與Pt NCs的合金化會(huì)導(dǎo)致晶格畸變，從而有效降低反應(yīng)動(dòng)力學(xué)勢(shì)壘并提高催化活性。NiPtSAA/GDY的尺寸均勻，接近2.18 nm，原子晶格畸變，同時(shí)通過高角度環(huán)形暗場(chǎng)掃描透射電子顯微鏡（HAADF-STEM）和詳細(xì)表征和理論計(jì)算證實(shí)了NiPtSAA/GDY的結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，NiPtSAA/GDY催化劑在1 M KOH中表現(xiàn)出對(duì)MOR的耐久性和活性顯著提高，在70 h后MOR的比活性仍保持70%。此外，NiPtSAA/GDY對(duì)MOR的質(zhì)量活度（4.40 A mgPt-1）和比活性（136.78 mA cm-2），分別是商用Pt/C（0.91 A mgPt-1和52.13 mA cm-2）的5.37 倍和2.62 倍。實(shí)驗(yàn)分析表明，MOR過程的耐久性由Pt0物種決定，而Pt2+、Pt4+在NiPtSAA/GDY中具有較高的質(zhì)量/比活性，但極易受到CO中毒的影響，從而導(dǎo)致電催化活性的快速喪失。該研究結(jié)果為高度依賴化合價(jià)和反應(yīng)性的設(shè)計(jì)和合成提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)避免了協(xié)同CO中毒，也為新型催化劑的設(shè)計(jì)提供了一般途徑。Atomic alloys of nickel-platinum on carbon network for methanol oxidation. Nano Energy, 2022, DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.106984.
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.106984.
