贵州大学化学与化工学院袁强教授课题组（纳米与能源工程创新课题组）在甲醇燃料电池阴极非铂单元金属电催化剂的研究中取得进展。该工作以“Low-coordinated Surface Sites Make Truncated Pd Tetrahedrons as Robust ORR Electrocatalysts Outperforming Pt for DMFC Devices”为题在线发表在中国领军SCI一区期刊《Nano Research》上。第一作者为2019级硕士研究生汪晓玲，指导老师为袁强教授。
铂是单元金属中氧还原反应（ORR）性能最好的电催化剂，但铂电催化剂具有资源稀缺、价格昂贵和容易被一氧化碳中毒等缺陷，因此制备高综合性能的ORR非铂金属电催化剂替代铂一直是该领域的难点和热点研究方向。课题组报道了一种尺寸为13.4 nm左右的截角Pd四面体(T-Pd-Ths)，T-Pd-Ths表面具有大量低配位活性位和晶格畸变，晶格畸变可以产生 “局部晶格应变”。研究发现低配位活性位和晶格应变协同作用可以有效活化O2及调节其中间物种的结合强度，从而实现四电子的氧还原反应并提高ORR性能。在碱性介质中，同商业Pd/C和Pt/C相比，T-Pd-Ths/C表现出优秀的ORR活性、耐久性和抗一氧化碳中毒性。经过50,000次的电势循环耐久性测试，T-Pd-Ths/C质量活性仅下降7.69%。理论计算表明，低配位活性位对ORR活性的增强起着重要作用。T-Pd-Ths/C作为阴极电催化剂在实际直接甲醇燃料电池(DMFC)装置中，在25~80℃范围内均表现出优于Pt/C的开路电压(OCV)和峰值功率密度(PPD)，最大PPD可达163.7 mW cm-2。该研究为制备高性能的非铂单元金属电催化剂提供了一种有效的策略。
https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4492-2?issn=1998-0124