近日，材料學(xué)院謝水奮教授課題組在金屬納米催化領(lǐng)域再獲重要研究進(jìn)展，研究成果以“Quatermetallic Pt-Based Ultrathin Nanowires Intensified by Rh Enable Highly Active and Robust Electrocatalysts for Methanol Oxidation”為題發(fā)表于國(guó)際著名期刊《納米能源》（Nano Energy）。Nano Energy是愛(ài)思唯爾出版社旗下頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊（影響因子15.548），在能源材料領(lǐng)域具有重要影響力。

    超細(xì)鉑基納米線(xiàn)因超高的原子利用率和電子傳輸能力，成為電催化能源轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是由于其表面活躍的化學(xué)反應(yīng)性，在酸性介質(zhì)電催化甲醇氧化過(guò)程中，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差且極易被CO中間體毒害失活，嚴(yán)重阻礙了其在直接甲醇燃料電池中的應(yīng)用。

    針對(duì)上述問(wèn)題，研究人員設(shè)計(jì)合成了直徑僅為1.5納米的高原子暴露比的四元PtCoNiRh超細(xì)合金納米線(xiàn)。電催化結(jié)果表明，超細(xì)的一維結(jié)構(gòu)及合金效應(yīng)賦予PtCoNiRh納米線(xiàn)優(yōu)異的甲醇電氧化催化活性（質(zhì)量活性：1.36 A·mg-1Pt；面積活性：2.08 mA·cm-2）、更負(fù)的反應(yīng)起始電位和顯著改善的抗CO毒化能力。將強(qiáng)抗腐蝕的銠原子摻入鉑基合金晶格中，能夠有效穩(wěn)定鉑原子位點(diǎn)，強(qiáng)化酸性電催化條件下PtCoNiRh納米線(xiàn)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

    研究人員通過(guò)電化學(xué)原位傅里葉變換紅外光譜和密度泛函理論模擬，進(jìn)一步揭示了甲醇脫氫反應(yīng)傾向于發(fā)生在Pt?Rh異質(zhì)位點(diǎn)，且中間態(tài)CO以更容易進(jìn)一步氧化去除的橋鍵吸附在該位點(diǎn)上。因此，在四元PtCoNiRh超細(xì)納米線(xiàn)上，六電子轉(zhuǎn)移的甲醇電氧化反應(yīng)速率與穩(wěn)定性都得到顯著的提升。該研究工作不僅實(shí)現(xiàn)了高性能電催化材料的設(shè)計(jì)合成，并且在分子水平上對(duì)催化增強(qiáng)機(jī)理進(jìn)行了清晰的闡述。

    該研究工作在謝水奮教授（第一通訊作者）指導(dǎo)下，以華僑大學(xué)為第一通訊單位，廈門(mén)大學(xué)、中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、西安交通大學(xué)為合作單位完成。由王偉（第一作者，已畢業(yè)）、陳孝為（共同第一作者）、甄超、廖新艷等碩士研究生共同參與完成。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、福建省自然科學(xué)基金及華僑大學(xué)科研基金的資助。

    論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520301804?via%3Dihub

（值班編輯：孟祥龍）