构筑分离的Pd原子是设计2e^- ORR电催化剂的关键。但是，目前如何在催化活性和选择性之间平衡的系统研究仍非常罕见。

有鉴于此，阿尔伯塔大学王晓磊、卡尔加里大学Samira Siahrostami等设计一系列核壳结构Au@Pd催化剂，研究Pd 4d轨道重叠程度对2e^- ORR催化活性的影响，得到性能优异的H₂O₂的电催化剂。

主要内容

（1）

DFT理论计算结果显示，当Pd_n簇的n≤3，催化剂在合成H₂O₂的反应中表现更好的选择性和催化活性。比Pd₃更大的Pd簇更容易进行4e^- ORR反应。但是根据实验结果，Pd₄作为主要催化活性物种的Au@Pd纳米线在酸性电解液中表现优异的H₂O₂性能，在过电势为0.4 V时的质量活性高达7.05 A mg^-1，产物H₂O₂的选择性达到95 %。

（2）

作者通过实验研究说明Pd₄是Pd簇电催化2e^- ORR的上限，不是理论计算显示的Pd₃簇。Pd₄具有优异ORR性能的关键与表面氧物种覆盖度有关，这种氧覆盖度现象能够导致*OOH在催化活性位点的结合能降低，增强Pd₄位点的催化活性，因此在酸性电解液进行ORR的过电势仅需0.06 V。

参考文献

Zhiping Deng, Amir Hassan Bagherzadeh Mostaghimi, Mingxing Gong, Ning Chen, Samira Siahrostami*, and Xiaolei Wang*, Pd 4d Orbital Overlapping Modulation on Au@Pd Nanowires for Efficient H₂O₂ Production, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c13259

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c13259