直接甲醇燃料電池(DMFC)具有能量密度高、便攜性好、燃料可獲得等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是用于驅(qū)動電動汽車行駛的理想候選者。但是，陽極甲醇氧化反應(yīng)(MOR)動力學(xué)緩慢，嚴(yán)重制約了DMFC的進(jìn)一步發(fā)展。

目前，鉑(Pt)族材料(PGMs)是最有效的MOR催化劑，但PGMs的高成本和低耐久性抑制了其商業(yè)應(yīng)用。同時(shí)，反應(yīng)中間體(如CO)可能強(qiáng)烈地吸附在鉑族金屬上，導(dǎo)致活性位點(diǎn)中毒和性能下降。因此，開發(fā)低成本、高性能的新型MOR催化劑對于DMFC的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

近日，吉林大學(xué)崔小強(qiáng)和鄭偉濤等將原子分散的CrOx團(tuán)簇負(fù)載到Pd金屬上(CrOx-Pd)，用于高效催化MOR。其中，原子分散的CrOx團(tuán)簇由四個(gè)Cr-O單元組成，通過橋接O原子牢固地錨定在Pd金屬上。

原位光譜和理論計(jì)算表明，原子分散的CrOx團(tuán)簇可以通過形成氫鍵降低CO*在Pd位點(diǎn)的吸附能，提高OH*的吸附能，同時(shí)CrOx-Pd界面使得COOH*的生成能較低，有利于Pd位點(diǎn)上CO*的脫除，加快了MOR動力學(xué)。

因此，在催化MOR過程中，所制備的CrOx-Pd催化劑的質(zhì)量活性和比活性分別為2.05 A mg?1和5.30 mA cm?2，比商業(yè)Pd/C(0.28 A mg?1，1.67 mA cm?2)分別提高了7.4倍和3.2倍；并且CrOx-Pd的CO電氧化電位比商業(yè)Pd/C低100 mV。

更重要的是，在CO存在的條件下，CrOx-Pd經(jīng)過CV循環(huán)后電流密度仍保持初始值的88%，而Pd金屬/C和商業(yè)Pd/C的質(zhì)量活性明顯下降，分別降至初始值的63%和43%，這表明CrOx-Pd具有較高的抗CO中毒能力?？偟膩碚f，該項(xiàng)工作證明通過構(gòu)建氧化物/金屬界面來改善MOR性能的可行性，為設(shè)計(jì)高效抗CO中毒的MOR催化劑提供了一種新的策略。

Atomically Dispersed CrOX on Pd Metallene for CO-Resistant Methanol Oxidation. Nano Letters, 2023. DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03141