直接甲醇燃料电池(DMFCs)具有能量密度高、储存方便、安全可靠等优点，是一种极具发展前景的清洁能源技术。甲醇氧化反应(MOR)催化剂决定了DMFCs器件的效率，其活性和耐久性一直是众多研究的重点。铂(Pt)以其独特的电子性质被公认为MOR的最佳催化剂。然而，Pt催化剂的地壳丰度低，并且会被中间产物中毒（特别是在酸性环境中）。

有鉴于此，北京化工大学的汪乐余和陈玥光等人，通过缩短Pt-Co活性中心的距离，设计制备了一种在酸性电解液中对甲醇氧化反应（MOR）具有显著增强电催化性能的催化剂。

本文要点

1）基于短距离增强效应，采用原位还原熔融法，以双金属ZnCo-MOF作为前驱体，设计制备了一系列具有不同铂钴双原子排列的PtCo@NC催化剂，从铂/钴单金属岛（A-700°C）到PtCo异二聚体（A-800°C），再到嵌入氮掺杂碳基体上的PtCo合金（A-900°C），实现铂-钴结构演变。

2）与Pt/Co单金属岛和异二聚体相比,PtCo@NC（A-900°C）铂-钴活性中心距离最短,表现出最高的催化质量活性2.30 A mg_Pt⁻¹，比商业铂/碳高12.23倍，几乎超过了所有报道的酸性电解质中的MOR催化剂。

3）实验和密度泛函理论计算表明，活性的显著提高源于Pt/Co金属中心附近电子分布的改变，从而促进了甲醇脱氢步骤和CO氧化去除过程的速率决定，这取决于双金属活性中心之间的距离。

总之，该工作为双金属催化体系的设计提供了一个有趣的标准，即短距离增强效应，通过缩短限制在多孔碳载体中的贵金属与亲氧金属活性位点之间的距离来提高催化活性，为高效催化剂的合理设计和精确合成提供了新的思路。

参考文献：

Gaofei Hu et al. PtCo@NCs with Short Heteroatom Active Site Distance for Enhanced Catalytic Properties. Advanced Functional Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adfm.202002281

https://doi.org/10.1002/adfm.202002281