低温直接氨燃料电池（DAFC）可以使用碳中和的氨作为燃料，由于氨的能源成本低，易于运输和存储以及广泛的可用性，近来引起了越来越多的关注。然而，当前的DAFC技术受到阳极处动力学缓慢的氨氧化反应（AOR）的极大限制。

有鉴于此，美国纽约州立大学布法罗分校武刚教授等人，报道了一种AOR催化剂，其中平均尺寸为2.3±0.2 nm的三元PtIrZn纳米颗粒高度通过声化学辅助法分散在由氧化铈（CeO₂）和咪唑沸石骨架8（ZIF-8）衍生的碳组成的二元复合载体上（PtIrZn/CeO₂-ZIF-8）。

本文要点

1）该PtIrZn合金在CeO₂提供的丰富OHad和多孔ZIF-8碳(比表面积:~600 m²g^-1)提供的高颗粒分散性的帮助下，在碱性介质中表现出了高效的AOR催化活性，优于工业PtIr/C。旋转圆盘电极（RDE）结果表明，相对于PtIr/C催化剂，具有较低的起始电位(0.35 vs. 0.43 V)和较低的活化能(~36.7 vs. 50.8 kJ mol⁻¹)。

2）值得注意的是，PtIrZn/CeO₂-ZIF-8催化剂与高性能氢氧根阴离子交换膜组装成碱性DAFC，峰值功率密度为91 mW cm^-2。在改善阳极中均匀的离聚物分布和质量传输中起关键作用。研究了在二氧化硅（SiO₂）上与羧基官能化碳纳米管（CNT-COOH）结合的PtIrZn纳米粒子作为DAFC中的阳极。显着提高了峰值功率密度达到了314 mW cm^–2，表明Zn与PtIr合金化的关键作用。

3）密度泛函理论计算进一步阐明了PtIr合金中的Zn原子可以使*NH₂脱氢为*NH的理论极限电位降低约0.1 V，这可归因于Pt-Ir d波段经Zn调节的上移，这有助于N-H键断裂。

参考文献：

Yi Li et al. High-Performance Ammonia Oxidation Catalysts for Anion-Exchange Membrane Direct Ammonia Fuel Cells. Energy Environ. Sci., 2021.

DOI: 10.1039/D0EE03351K

https://doi.org/10.1039/D0EE03351K