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?Nat. Commun.：全暴露Pt-Fe團簇耦合Pt-Fe界面，實現高效PROX制氫

氫作為一種清潔能源，應用于質子交換膜燃料電池(PEMFC)以實現碳凈零排放的目標受到越來越多的關注。氫氣中CO(PROX)的優先氧化是避免富氫燃氣中微量CO對催化劑中毒的一種有前途的氫氣凈化方法。

近日，北京大學馬丁和中科院金屬研究所劉洪陽等報道了一種新的催化劑，完全暴露的雙金屬Pt-Fe團簇錨定在有缺陷的石墨烯/納米金剛石(ND@G)雜化載體上，其中原子分散和完全暴露的Pt團簇與相鄰的Fe原子結合以提供豐富的Pt-Fe界面。

為了了解全暴露Pt-Fe團簇的作用，研究人員利用催化劑對氫氣中CO進行優先氧化(PROX)。0.75 Pt/ND@G催化劑具有與Pt原子團簇相似的結構，在60°C下可以達到85%的CO轉化率。

相比之下，通過引入Fe物種，0.75Pt_0.2Fe/ND@G催化劑在室溫(30°C)下實現完全CO轉化，空速為45000 mL g^-1 h^-1和100% CO選擇性。此外，對于PROX反應，0.75Pt_0.2Fe/ND@G催化劑在低CO轉化率下具有良好穩定性，其可以在30°C下反應超過100小時。

實驗結果和理論計算表明，構建原子效率最高、界面位點豐富的全暴露雙金屬Pt-Fe簇催化劑可以促進不飽和Fe位點上的氧活化和富電子Pt簇上的CO吸附，提高了O₂與吸附的CO在Pt-Fe界面位點上形成CO₂的可能性，因此所制備的0.75Pt_0.2Fe/ND@G催化劑在實際應用中具有良好的反應活性。

Fully-exposed Pt-Fe Cluster for Efficient Preferential Oxidation of CO towards Hydrogen Purification. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-34674-y

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