​南大/中南Angew.：100%选择性！引入乙烯加速乙醇完全电氧化

制约直接乙醇燃料电池（DEFCs）应用的关键问题，乙醇由于其化学性质稳定的C-C键，导致其电氧化不完全和缓慢。

基于此，南京大学丁维平教授和陈腾博士、中南大学刘敏教授、空军勤务学院胡建强教授等人首次报道了一种基于结构良好的Pt/Al₂O₃@TiAl级联活性位点催化剂，具有100% C₁选择性的乙醇氧化反应（EOR）的独特乙烯介导途径。

测试发现，Pt/Al₂O₃@TiAl的比活度为3.83 mA cm^-2_Pt，是商用Pt/C的7.4倍，具有优异的长期耐久性。

为评估掺杂Al原子对EOR动力学的影响，基于Pt模型的暴露(111)表面进行了DFT分析。由Pt 5d轨道和Al 3p轨道杂化引起的Al-Pt(111)界面的电子重分布表明，Pt催化剂与掺杂Al组分之间存在强烈的电子相互作用，可通过Al-Pt(111)界面的电子离域水平进一步证实。

从Al原子转移到相邻的Pt原子上约0.5个电子，有利于降低Pt-CO*的键能（CO*是吸附的有毒中间体），消除有毒物质。

此外，EOR自由能图显示，Al-Pt(111)表面的EOR反应能垒比Pt(111)表面的反应能垒要低，表明Pt催化剂中掺杂Al组分可以进一步促进EOR动力学。

这些结果与FTIR观测结果一致，即有毒CO中间体的代表性峰几乎没有检测到。在Pt(111)表面（-0.19 eV）和Al-Pt(111)表面（-0.22 eV），C=C键的裂解是自发的放热步骤，导致C=C键在乙烯中的裂解率较高。

Accelerating Ethanol Complete Electrooxidation via Introducing Ethylene as the Precursor for the C-C Bond Splitting. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202308057.