催化剂在不同装置的高性能电化学能量转换中起着至关重要的作用。直接甲酸燃料电池(DFAFCs)在便携式电子器件和电动汽车上具有巨大的应用潜力。然而，它们的甲酸电氧化反应（FAOR）的动力学相对较慢，限制了它们的技术可行性。钯(Pd)是目前研究较多的FAOR催化剂，但价格昂贵，需要进一步改进。对于DFAFCs的实际应用而言，在降低钯用量的同时显著提高其催化活性是至关重要的。目前，大部分研究都集中在制备用于碳载体的小型钯基纳米颗粒，然而，由于表面张力和奥斯瓦尔德熟化的影响，小纳米颗粒往往会发生严重的聚集。相比之下，二维薄Pd纳米片具有表面积体积比大、暴露原子密度高的优点，具有作为高性能电催化剂的巨大潜力。值得注意的是，Pd是不稳定的，特别是在酸性介质中。与异质结构类似，不同组分组成的异质结构可以结合单个组分的优点来克服各自的缺点。虽然在合成Pd基核壳异质结构方面取得了一些进展，但通过各向异性生长制备异质结构贵金属纳米片还没有成功。

有鉴于此，西南大学李长明教授与青岛大学张连营教授等人，采用简便的湿化学法成功合成了一种具有独特的多层异质结构的Pd/PdWCr纳米薄片组装花催化剂（L-Pd/PdWCr），对甲酸电氧化反应表现出优越的催化活性和优异的稳定性。

本文要点

1）在所有已报道的Pd基电催化剂中，甲酸氧化的起始电位最负，高达−0.174 V （vs SCE）。它的催化峰值电流密度是商用Pd/C的4.3倍，稳定性也优于普通Pd/C。

2）催化增强机理主要是由于Pd/PdWCr纳米片的层状和异质结构的协同作用。 W和Cr定制的Pd/PdWCr异质结构优化了Pd的电子结构，使其具有合适的结合能，从而降低电荷传递电阻。

3）此外，层状纳米片组装的花提供了易于接近的大表面积和快速的质量运输路径。较高的稳定性归因于层状结构和交联的花骨架形成的高度稳定的结构所导致的总自由能降低，并且抑制了W和Cr对Pd的溶解。

总之，该工作为直接甲酸燃料电池提供了一种廉价，高活性和稳定性的阳极电催化剂，同时展示了一种合成层状金属合金催化剂的方法。

参考文献：

Lian Ying Zhang et al. Layered and Heterostructured Pd/PdWCr Sheet‐Assembled Nanoflowers as Highly Active and Stable Electrocatalysts for Formic Acid Oxidation. Advanced Functional Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adfm.202003933

https://doi.org/10.1002/adfm.202003933