甲醇、乙醇等储能小分子作为燃料的直接醇类燃料电池，具有能量密度高、工作温度低、环境友好、燃料储存和填充方便等优点。电催化剂作为电催化反应的核心，对提高燃料电池的效率起着重要作用。然而，目前开发的催化剂大多动力学迟缓，并涉及多电子转移过程的阳极醇氧化反应。以Pt和Pd为代表的铂族金属表现出良好的催化效果，但在提高其固有活性和稳定性的同时还需要进一步降低成本。多孔纳米结构可进一步增加比表面积和孔体积，从而最大限度地提高反应物分子的有效传质能力和纳米级电催化剂内的电子迁移率。因此，调控超薄铂基或钯基合金的孔隙，有望成为最大化本征催化活性和稳定性的新途径。
本研究创制了一系列具有可调成分的多孔PdPtNi纳米片(图1)，在碱性电解质中实现了对甲醇和乙醇氧化反应的高效电催化。得益于超薄结构、丰富的台阶原子和优化的电子结构，优化后的Pd45Pt42Ni13/C的MOR质量活性和比活性分别达16.2 A mg PGM-1和12.7 mA cm-2，远高于商业Pt/C和其他PdPt基催化剂 (图2)。研究还证实了多孔PdPtNi纳米片可作为高效的阳极醇氧化反应电催化剂，表明其在多电子转移阳极醇氧化反应电催化中的多功能性。通过最大限度地增加电催化活性位点的数量和提高单个位点的内在催化活性，通过在超薄Pt或Pd基纳米结构中引入孔隙，实现了阳极醇氧化反应电催化性能的显著提升，为直接醇类燃料电池提供了一类高性能的阳极催化剂。
研究结果以“Ultrathin porous PdPtNi nanosheets as efficient electrocatalysts for alcohol oxidation reactions”为题发表在Chemical Engineering Journal期刊（中国科学院一区TOP）。青海盐湖所为第一完成单位，裴陵君为第一作者，刘虎研究员为主要通讯作者。该研究得到国家自然科学基金面上项目（52271189）资助。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724005989
多孔PdPtNi纳米片的制备及形貌表征
多孔PdPtNi纳米片和商业Pt/C在含0.5 M乙醇的0.1 M KOH电解质中的EOR电催化性能
审核：年洪恩