人們發(fā)現(xiàn),構(gòu)筑結(jié)構(gòu)明確的非均相金屬催化劑的界面結(jié)構(gòu)對(duì)于理解界面關(guān)系,以及促進(jìn)含有多個(gè)中間體的反應(yīng)是有效的一種策略。
有鑒于此,中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所李玉良院士、何峰、惠蘭等設(shè)計(jì)一種由Pd納米粒子和CuO納米粒子構(gòu)成的顆粒-顆粒異質(zhì)結(jié)催化劑,實(shí)現(xiàn)了高性能的堿性電催化甲醇氧化。
強(qiáng)耦合顆粒-顆粒異質(zhì)結(jié)構(gòu)催化劑誘導(dǎo)了獨(dú)特的界面互滲效應(yīng),改善了界面電荷重分布,調(diào)節(jié)了d帶結(jié)構(gòu),優(yōu)化了CO中間體在催化劑上的吸附。這個(gè)催化劑在堿性體系進(jìn)行甲醇氧化反應(yīng),實(shí)現(xiàn)4.0 A mgPd-1的質(zhì)量活性,215.8 mA cm-2的電流密度,這是10% Pd/C催化劑的80.0倍和154.1倍。
(2)
在30000次循環(huán)后,催化劑沒有明顯的質(zhì)量活性降低,催化劑表現(xiàn)了優(yōu)異的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和DFT理論計(jì)算研究的結(jié)果表明,通過(guò)Pd的滲透效應(yīng)能夠調(diào)節(jié)Cu-O-Pd界面的化學(xué)鍵,因此有效的提高M(jìn)OR催化活性和催化劑的穩(wěn)定性。
這項(xiàng)研究展示了金屬顆粒-金屬氧化物的異質(zhì)結(jié)界面對(duì)于設(shè)計(jì)先進(jìn)電催化劑的重要性。
參考文獻(xiàn)
Xueting Zhang, Lan Hui*, Feng He*, and Yuliang Li*, The Interfacial Interpenetration Effect for Controlled Reaction Stability of Palladium Catalysts, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c11234
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c11234