北京师范大学新材料研究院王守国教授团队在清华大学主办的高水平学术期刊Nano Research Energy上发表题为“Autocatalytic reduction-assisted synthesis of segmented porous PtTe nanochains for enhancing methanol oxidation reaction”的最新研究成果。
全球经济的快速发展需要源源不断的能源供应，而传统的化石能源面临储量有限及环境污染等问题。尽管可持续发展的新型绿色能源直接甲醇燃料电池能够有效缓解上述问题，但仍需Pt基纳米催化剂进一步降低其反应过电势，促进反应快速平稳的发生和进行。较传统的商业Pt/C催化剂而言，Pt基纳米催化剂能够利用双金属的协同效应调控Pt周围的电子环境，从而实现高效的催化性能。目前制备Pt基纳米催化剂的方法多种多样，但传统的化学方法（例水热合成法）步骤繁多，反应条件苛刻，有机试剂使用过量，不利于其大规模应用。同时，传统的一维Pt基纳米材料表面平滑，催化活性位点数量较少，可通过调控材料结构进一步提高其催化性能表现。因此，需要研发制备工艺简单且高效的Pt基纳米催化剂材料，使其能大范围工业化生产应用。
针对以上问题，王守国教授团队借助Pt的自催化还原法设计并合成了PtTe分段式多孔纳米催化剂。经证实，该分段式PtTe链状多孔结构和传统的一维纳米结构相比，拥有较大的电化学活性比表面积及丰富的活性位点。在相同的测试条件下，其催化甲醇氧化反应的质量活性是商业Pt/C的3.5倍。同时，这种材料能够有效缓解传统的多孔材料长时间浸泡在酸性电解液环境中反应时容易发生的结构塌陷。经过2000次循环后，PtTe分段式多孔纳米催化剂的电化学活性比表面积仍高达44.47 m2g-1Pt，远远大于商业Pt/C（3.95 m2g-1Pt）。同时，PtTe分段式多孔纳米催化剂优异的抗CO中毒能力也被密度泛函理论计算所证实。这种Pt的自催化还原法为设计高效的低维纳米催化剂提供了新的思路。
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图1：制备PtTe分段式多孔纳米催化剂和其催化甲醇氧化反应的模拟图
相关论文信息：
Qiqi Zhang, Tianyu Xia, He Huang, Jialong Liu, Mengyuan Zhu, Hao Yu, Weifeng Xu, Yuping Huo, Congli He, Shipeng Shen, Cong Lu, Rongming Wang, and Shouguo Wang
Nano Research Energy. 2022,https://doi.org/10.26599/NRE.2023.9120041
doi：10.26599/NRE.2023.9120041
Nano Research Energy 是Nano Research姊妹刊，(ISSN: 2791-0091; e-ISSN: 2790-8119; 官网: https://www.sciopen.com/journal/2790-8119)于2022年3月创刊，由清华大学曲良体教授和香港城市大学支春义教授共同担任主编。Nano Research Energy是一本国际化的多学科交叉，全英文开放获取期刊，聚焦纳米材料和纳米科学技术在新型能源相关领域的前沿研究与应用，对标国际顶级能源期刊，致力于发表高水平的原创性研究和综述类论文，已入选2022年度中国科技期刊卓越行动计划——高起点新刊项目。2023年之前免收APC费用，欢迎各位老师踊跃投稿。
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来源：Nano Research Energy
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