马里兰大学胡良兵教授课题组开发了一种界面工程策略来合成MEA-氧化物-碳分层催化剂,其中碳上的氧化物有助于分散和稳定MEA纳米颗粒,以获得优越的热和电化学稳定性。以多种MEA组合物(PdRuRh、PtPdIrRuRh和PdRuRhFeCoNi)和金属氧化物(TiO2和Cr2O3)为模型体系,发现金属氧化物对稳定碳表面的纳米颗粒起着至关重要的作用,添加金属氧化物具有优异的界面稳定性,因此具有优异的催化性能。DFT计算表明,分散在含有Cr2O3的缺陷石墨烯上的PdRuRh的结合能远远高于直接负载在缺陷石墨烯上的PdRuRh,表明PdRuRh-Cr2O3-C的稳定性更好。金属纳米颗粒与氧化物之间存在两种相互作用:金属-Cr(金属和共价键)和金属-O(离子键)。而且,Ru比其他元素更有利于与氧化物发生相互作用。为了评价PtPdIrRuRh-TiO2-碳纳米纤维的热稳定性能,作者进行了在1023 K的原位/非原位加热测试,其中PtPdIrRuRh-TiO2-碳纳米纤维模型体系显示了优异的界面稳定性。在另一个模型中,作者以PdRuRh-Cr2O3-C模型作为Li-O2电池运行的阴极催化剂,经过长时间的试验(>370 h),该催化剂也没有出现界面降解,这优于直接分散在碳上的MEA。相关工作以《Interface Engineering Between multi-elemental alloy Nanoparticles and Carbon Support Toward Stable Catalysts》为题在《Advanced Materials》上发表论文。值得注意的是,据Web of Science记录,这也是胡良兵教授在《Advanced Materials》上发表的第30篇论文。