邱介山/于畅Nano Energy：FE近100%！O-Pd-Cl催化剂-电解质界面增强Pd/C催化剂助力CO2电还原为CO

碳负载的钯（PD）催化剂具有高活性，但在CO₂电化学还原反应（CO₂RR）过程中易被原位形成的一氧化碳（CO）毒害。

基于此，大连理工大学邱介山教授和于畅教授（共同通讯作者）等人报道了一种通过操纵在饱和KCl电解质中催化剂-电解质界面来提高Pd/C催化剂的CO耐受性和活性的新方法。

重构的Pd/C催化剂可以实现接近100%的CO法拉第效率（FE_CO），并具有高稳定性和CO耐受性，可在H-型电池和流动电池中分别在超过2000 ppm和23200 ppm的CO存在下保持更好的活性。

本文通过DFT计算，以探究不同催化剂的电子结构和CO在不同催化剂表面结合能的差异。对比PdO（101）和O-Pd-Cl的模型结构，在Pd（111）上观察到大的电荷积累区域，表明CO分子与Pd/C催化剂的Pd（111）位点之间存在强相互作用。

结果发现，CO在Pd、PdO和O-Pd-Cl表面的吸附能分别为-1.91 eV、-1.41 eV和-1.36 eV，这表明O-Pd-Cl表面的CO结合能力较弱。

此外，作者还分析了上述三种模型的Bader电荷与CO*吸附状态的差异。O-Pd-Cl表面和CO之间转移的电子较少（0.067 e），进一步表明O-Pd-C1和CO分子之间的相互作用较弱。因此，重构的Pd/C催化剂可以高度耐受CO，并防止催化剂在KCl电解质中CO₂RR期间中毒。

总之，Pd/C催化剂的高稳定性可在KCl电解质中得到有效增强，这源于催化剂-电解质界面处形成的O-Pd-Cl，具有弱CO吸附和高CO耐受性，而KCl电解质中水分子产生的新微环境是Pd/C催化剂上FE_CO增强的原因。

Robust O-Pd-Cl Catalyst-Electrolyte Interfaces Enhance CO Tolerance of Pd/C Catalyst for Stable CO₂ Electroreduction. Nano Energy, 2022, DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107957.

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107957.