阐明碱性条件下的氢氧化反应（HOR）机理，对于开发具有高效率的阴离子交换膜燃料电池（AEMFCs）至关重要。氢氧化反应（HOR）是驱动AEMFCs的重要阳极半反应，与阴极氧还原反应（ORR）相反。然而，关于碱性条件下的HOR机制和提高阳极缓慢HOR速率所需的催化途径仍存在争议。

近日，厦门大学李剑锋教授，董金超，张月皎报道了在分子水平上获得了光谱数据，证实了HOR的双功能机理，并且可以提高HOR在碱性条件下的活性。

文章要点

1）研究人员合成了Au@PtNi 核壳NPs。SEM和TEM图像显示了Au@PtNi（直径约55 nm的Au核和厚度约1.5 nm的PtNi壳）NPs的典型球形形状和核壳结构。利用旋转圆盘电极（RDE）系统地研究了Au@Pt/C和Au@PtNi/C催化剂在碱性条件下沉积在玻碳（GC）工作电极（Au@Pt/C和Au@PtNi/C）粘结剂中的HOR性能。

2）利用原位电化学表面增强拉曼光谱（SERS）和密度泛函理论(DFT)分别研究了PtNi合金和Pt表面的HOR过程。光谱数据表明，吸附的羟基中间体物种（OH_ad）直接参与了PtNi合金表面在碱性条件下的HOR过程。然而，在HOR过程中，Pt表面没有观察到OH_ad。DFT计算表明，Ni-Ni桥位上的OH_ad物种与Pt顶位上的H_ad物种发生反应，并通过HOR Volmer步骤生成H₂O。同时，利用亲氧性Ni掺杂Pt表面可促进羟基的吸附并改善HOR活性。

研究人员提出了一种可靠的检测HOR中间体的方法，并通过促进OH物种的吸附和氢结合能（E_M-H）来设计和优化具有更高活性的HOR催化剂。

参考文献

Yao-Hui Wang, et al, Spectroscopic Verification of Adsorbed Hydroxyl Intermediate in the Bifunctional Mechanism of Hydrogen Oxidation Reaction, Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: 10.1002/anie.202015571

https://doi.org/10.1002/anie.202015571