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?武大/鄭大AM：混合維PtNi合金多面體納米鏈作為直接甲醇燃料電池的雙功能電催化劑

直接甲醇燃料電池是目前公認的最有發展前景的清潔能源技術。然而，陽極甲醇氧化反應和陰極氧還原反應動力學緩慢，反應動力學不均衡和缺乏高效的雙功能催化劑以降低其過電位，促進催化反應。雖然Pt納米催化劑因其吸附/脫附能適中而被廣泛應用于陽極甲醇氧化反應和陰極氧還原反應，但其依賴于尺寸的活性與穩定性之間存在不平衡關系。

武漢大學王自昱和鄭州大學郭海中等人制備了具有納米多面體-納米線-納米多面體結構的有序組裝的混合維Pt-Ni合金多面體納米鏈（Pt-Ni PNC）作為直接甲醇燃料電池的雙功能電催化劑，有效地緩解了尺寸效應。

Pt-Ni PNC催化劑的陽極甲醇氧化反應的質量活性和比活性分別是商業Pt/C的7.23倍和6.55倍。原位傅里葉變換紅外光譜和CO測試表明Pt-Ni PNC具有良好的穩定性并且可以抗CO中毒。在陰極氧還原反應中，Pt-Ni PNC的半波電位比具有其它形貌的Pt-Ni催化劑和商業Pt/C的半波電位都要高，并且可以很好地保持10,000個循環，活性衰減可以忽略不計，半波電位在測試后僅下降了19 mV。本文所設計的納米結構可以緩解零維小尺寸Pt-Ni合金納米晶的團聚和溶解問題，豐富一維鏈狀納米結構的活性面。

通過混合維調制得到的Pt-Ni PNC的優異性能的主要原因為：

（1）結構優勢。有序的納米多面體-納米線-納米多面體結構同時具有零維納米多面體和一維納米線。Pt-Ni PNC的結構能夠緩解小尺寸零維納米多面體引起的團聚和溶解問題，并提供了比光滑的一維納米線更多的活性表面和活性位點。與普通的一維鏈狀納米結構相比，這種新型的混合維界面具有更豐富的角缺陷和原子階梯位點，以及最優的{111}面。

（2）Ni調制Pt，主要包括兩個方面：一是原子水平上的壓應變和成分偏析的發生，二是Ni對Pt電子結構的調制。Pt和Ni的配體效應能有效降低d帶中心位置，調節Pt的配位環境。本研究提供了一種改進Pt基納米催化劑催化性能的策略，即通過構建混合維度的新型界面關系來緩解尺寸效應造成的催化活性與催化穩定性之間的不平衡。

Mixed-Dimensional Pt-Ni Alloy Polyhedral Nanochains As Bifunctional Electrocatalysts for Direct Methanol Fuel Cell, Adv. Mater., 2022, DOI：10.1002/adma.202206508.

https://doi.org/10.1002/adma.202206508.

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