所制備的L12-Pt3Ti-TiC催化劑在酸性甲醇氧化反應（MOR）中表現出卓越的活性，其質量活性達到2.36 A mgPt?1，在直接甲醇燃料電池（DMFC）中的峰值功率密度達到187.9 mW mgPt?1，是迄今報道的最佳催化劑之一。DFT計算還揭示了L12-Pt3Ti-TiC由于吸收位點從Pt變為Ti，有利于減弱*CO吸附，從而提高了MOR性能。
圖文導讀圖1：Pt-TiC上RMSI的示意圖，不同退火溫度下的XRD模式，Pt L3-edge XANES光譜，Pt L3-edge k2加權FT-EXAFS光譜，以及Pt L3-edge k2加權小波圖。圖2：通過高角度環形暗場掃描透射電子顯微鏡（HAADF-STEM）圖像和透射電子顯微鏡（TEM）圖像，展示了Pt-TiC和L12-Pt3Ti-TiC的形態和結構。能量色散光譜（EDS）元素分布圖和電子能量損失光譜（EELS）進一步確認了元素分布和價態變化。圖3：純TiC和Pt-TiC的投影態密度（PDOS），電子局域函數（ELF）切片圖，以及C空位形成和相關電子轉移路徑的示意圖。此外，還展示了Ti?C鍵的投影晶體軌道哈密頓布居（pCOHP）和C空位及Ti空位的形成能。圖4：金屬納米粒子的d帶中心與相應M-TiC體系中C空位形成能之間的關系，Pt-TMC（TM = Ti, V, Cr等）的C空位形成能和合金形成能，以及RMSI起始溫度與C空位形成能之間的關系。圖5：L12-Pt3Ti-TiC、Pt-TiC和商業Pt/C在MOR中的極化曲線，計時電流曲線，以及L12-Pt3Ti-TiC在DMFC中的電池極化曲線。這些圖表說明了L12-Pt3Ti-TiC催化劑在MOR中的高活性和穩定性。總結展望本研究成功構建了一種新型的Pt-碳化物電催化劑，通過梯度軌道耦合策略誘導了反應性金屬-載體相互作用，顯著提升了MOR的催化性能。實驗和理論計算結果表明，該催化劑具有較低的C空位形成能和優異的電子轉移能力，從而促進了RMSI的發生。L12-Pt3Ti-TiC催化劑展現出了極高的質量活性和峰值功率密度，是目前已報道的最優Pt基催化劑之一。此外，該催化劑在長期穩定性測試中也表現出色，為直接甲醇燃料電池的商業化應用提供了重要的材料基礎。本研究不僅深入理解了RMSI機制，而且為開發可持續能源轉換技術的金屬載體電催化劑提供了新的指導。文獻信息標題：Constructing Gradient Orbital Coupling to Induce Reactive Metal?Support Interaction in Pt-Carbide Electrocatalysts for Efficient Methanol Oxidation期刊：Journal of the American Chemical SocietyDOI：10.1021/jacs.4c00618
