堿性氫氧燃料電池（HOAFCs）作為一類(lèi)零碳排放的能源轉(zhuǎn)換裝置，近年來(lái)受到廣泛的研究關(guān)注。然而，堿性條件下陽(yáng)極氫氧化反應(yīng)（HOR）的緩慢動(dòng)力學(xué)極大阻礙了HOAFCs的發(fā)展與應(yīng)用。

近日，我校材料學(xué)院謝水奮教授課題組在堿性HOR催化材料領(lǐng)域取得重要突破，研究成果以“Local Oxidation Induced Amorphization of 1.5-nm-Thick Pt–Ru Nanowires Enables Superactive and CO-Tolerant Hydrogen Oxidation in Alkaline Media”為題發(fā)表在A(yíng)dvanced Functional Materials上。Advanced Functional Materials是Wiley出版社旗下材料科學(xué)權(quán)威期刊之一，當(dāng)前影響因子為19.924。

該研究開(kāi)發(fā)了一種原位氧化誘導(dǎo)非晶化的策略，成功制備了直徑約為1.5 nm的非晶超細(xì)Pt–Ru納米線(xiàn)（a-Pt₅₃Ru₄₇NWs/C）。在堿性氫氧化反應(yīng)研究中，a-Pt₅₃Ru₄₇NWs/C展現(xiàn)出了高達(dá)13.7 A mg_PGM^-1的質(zhì)量活性（商業(yè)化Pt/C的65倍）和優(yōu)異的CO耐受性。機(jī)理研究表明，無(wú)序的a-Pt₅₃Ru₄₇NWs/C中“Pt–Ru–O”、“Pt–O–Ru”原子級(jí)異質(zhì)結(jié)所形成的雙金屬合金效應(yīng)和電子效應(yīng)可以同步調(diào)節(jié)*H和*OH的吸附強(qiáng)度，促進(jìn)堿性HOR反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。更重要的是，非晶納米線(xiàn)內(nèi)部催化位點(diǎn)之間極小的原子空間有利于小分子H₂擴(kuò)散和*H溢出，同時(shí)阻止體積較大的CO分子毒化內(nèi)部活性位點(diǎn)，可以有效地提高HOR中的催化活性位點(diǎn)數(shù)。這種內(nèi)部催化活性位點(diǎn)對(duì)CO的選擇性屏蔽效應(yīng)與表面富集的*OH共同提高了a-Pt₅₃Ru₄₇NWs/C的CO耐受性。這項(xiàng)工作揭示了低維無(wú)序納米材料在電催化領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，并為設(shè)計(jì)高活性、高CO耐受性的堿性HOR電催化劑提供了一種全新的策略。（文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202304125）

該成果在謝水奮教授（獨(dú)立通訊作者）指導(dǎo)下，主要由我校2020級(jí)碩士研究生王淑棚（第一作者，已申請(qǐng)碩博連讀）和付露紅博士（共同一作）完成；課題組黃虹浦、符妙、蔡俊林、呂梓禧等研究生提供了相應(yīng)協(xié)助；得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、福建省自然科學(xué)基金和華僑大學(xué)科研基金資助。

（編輯：蔡君韜）