用热力学上有利的乙醇氧化反应（EOR）代替阳极析氧反应（OER）被认为是同时实现节能析氢和高价值化学品生产的一种有前途的方法。

有鉴于此，苏州大学黄小青教授等人，设计了单原子In掺杂亚纳米Pt纳米线（SA In-Pt NWs）作为在通用pH条件下用于析氢反应（HER）和EOR的高性能电催化剂。

本文要点

1）从亚纳米Pt纳米线(Pt NWs)开始并采用表面掺杂的方法，成功地制备了超薄单原子掺杂铟的Pt NWs (SA In-Pt NWs/C)。与Pt NWs/C和Pt/C相比，SA In-Pt NWs/C在大范围pH条件下对HER表现出显著的催化性能。而且，SA In-Pt NWs/C在酸性和碱性溶液中对EOR的活性几乎是Pt NWs/C和Pt/C的两倍。

2）制造了一个采用SA In-Pt NWs / C作为HER的阴极催化剂和EOR的阳极催化剂的两电极电池。该电池达到10 mA cm^-2时所需的电压（0.62 V）要比全水分解（2.07 V）和使用Pt NWs/C作为催化剂的同一电池要低得多。此外，使用SA In-Pt NWs/C可以实现高达93％的高价值生物质转化率（乙醇到乙酸盐），大大高于Pt NWs（67％）。

3）机理研究表明，在SA In-Pt NWs/C上将超薄一维形态与单原子In修饰相结合可以促进电荷/质量传输，确保最大的活性位点，并在催化中活化最多的Pt原子。密度泛函理论计算进一步表明，掺杂In可以有效促进HER，同时也促进乙醇转化为醋酸盐。此外，通过使用SA In-Pt NWs/C作为电催化剂，许多其他醇也可用作阳极原料以实现耦合电解。

参考文献：

Yiming Zhu et al. Single‐Atom In‐Doped Subnanometer Pt Nanowires for Simultaneous Hydrogen Generation and Biomass Upgrading. Advanced Functional Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adfm.202004310

https://doi.org/10.1002/adfm.202004310