在不影响催化剂活性的情况下有效抑制催化剂失活一直是多相催化研究的一个长期而又难以实现的目标。

近日，华东理工大学段学志教授报道了通过原子设计Pt-PdO界面位点，成功实现了催化剂高制氢活性和持久耐久性。

文章要点

1）研究人员开发了防止Pt催化剂失活的物理和化学保护策略。在物理上，采用中孔和端部封闭的碳纳米管（CNT）将Pt颗粒支撑在其外表面上，以减轻物质的传质限制和孔堵塞。在化学上，Pt被控制量的Pd部分取代，以促进其在电子（电子转移和排斥）和结构（活性位点工程和位阻效应）性质方面的协同作用。

2）采用动力学(同位素)分析、多种表征技术、分子动力学和密度泛函理论计算相结合的方法，揭示了Pt-Pd原子结构的演变过程，即Pd偏析到Pt纳米颗粒的外表面，然后部分氧化，形成富Pt核和PdO/Pd壳结构。

3）PdO较强的活化H₂O的能力弥补了PdO对Pt电子性质的不利影响，并分别为氨水、硼烷和H₂O的活化创造了Pt和PdO界面位点。此外，由于强烈的电子排斥和空间位阻效应，这些表面PdO位强烈地抑制了B(OH)₄^-的吸附，从而保护了Pt的活性位不被抑制。

4）结果显示，具有最佳Pt/Pd比（1:1）的Pt_0.5Pd_0.5/CNT似乎是火山曲线顶点最有希望的催化剂，在火山曲线的活性和耐用性上均实现了显著改善。

该策略明确地揭示了Pt-PdO界面活性和耐久性，为设计高效稳定的新型金属催化剂提供了理论依据。

Wenyao Chen, et al, Atomic Insights into Robust Pt-PdO Interfacial Sites Boosted Hydrogen Generation, ACS Catal., 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c03214

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03214