崔小强/郑伟涛Nano Letters：Pd金属负载原子分散CrOx，有效抗CO中毒并加速MOR动力学

直接甲醇燃料电池(DMFC)具有能量密度高、便携性好、燃料可获得等优点，被认为是用于驱动电动汽车行驶的理想候选者。但是，阳极甲醇氧化反应(MOR)动力学缓慢，严重制约了DMFC的进一步发展。

目前，铂(Pt)族材料(PGMs)是最有效的MOR催化剂，但PGMs的高成本和低耐久性抑制了其商业应用。同时，反应中间体(如CO)可能强烈地吸附在铂族金属上，导致活性位点中毒和性能下降。因此，开发低成本、高性能的新型MOR催化剂对于DMFC的实际应用具有重要意义。

近日，吉林大学崔小强和郑伟涛等将原子分散的CrO_x团簇负载到Pd金属上(CrO_x-Pd)，用于高效催化MOR。其中，原子分散的CrO_x团簇由四个Cr-O单元组成，通过桥接O原子牢固地锚定在Pd金属上。

原位光谱和理论计算表明，原子分散的CrO_x团簇可以通过形成氢键降低CO*在Pd位点的吸附能，提高OH*的吸附能，同时CrO_x-Pd界面使得COOH*的生成能较低，有利于Pd位点上CO*的脱除，加快了MOR动力学。

因此，在催化MOR过程中，所制备的CrO_x-Pd催化剂的质量活性和比活性分别为2.05 A mg⁻¹和5.30 mA cm⁻²，比商业Pd/C(0.28 A mg⁻¹，1.67 mA cm⁻²)分别提高了7.4倍和3.2倍；并且CrO_x-Pd的CO电氧化电位比商业Pd/C低100 mV。

更重要的是，在CO存在的条件下，CrO_x-Pd经过CV循环后电流密度仍保持初始值的88%，而Pd金属/C和商业Pd/C的质量活性明显下降，分别降至初始值的63%和43%，这表明CrO_x-Pd具有较高的抗CO中毒能力。总的来说，该项工作证明通过构建氧化物/金属界面来改善MOR性能的可行性，为设计高效抗CO中毒的MOR催化剂提供了一种新的策略。

Atomically Dispersed CrO_X on Pd Metallene for CO-Resistant Methanol Oxidation. Nano Letters, 2023. DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03141