贵金属电催化剂抗毒化研究取得新进展

据能源材料化学协同创新中心报道：近日，iChEM研究人员、厦门大学化学化工学院孙世刚教授和周志有教授课题组在贵金属电催化剂抗毒化研究方面取得新进展。他们通过在贵金属电催化剂表面构筑具有特定空间构型的有机分子吸附层，保护局域反应位，大幅度提高了铂基电催化剂的抗CO和H2S毒化能力，相关研究结果以“Constructing canopy-shaped molecular architectures to create local Pt surface sites with high tolerance to H2S and CO for hydrogen electrooxidation”为题发表在Energy Environ. Sci. (2018, 11, 166-171)。

燃料电池是一种清洁高效的电化学能源转化装置，在新能源汽车等领域具有广阔的应用前景。燃料电池对燃料氢气的纯度要求非常高，微量的CO、H2S等杂质，就会使得铂催化剂严重中毒。然而，当前全球95%的氢气是通过化石燃料重整来制备，其所含的CO等杂质难以净化到满足燃料电池的要求。因此，如何提高铂催化剂的抗毒化性能一直是一个研究热点。

厦门大学的研究人员发展了一种铂催化剂抗CO和H2S毒化的新策略。他们发现二乙酰基吡啶经过还原后，能以三齿配位模式很稳定地吸附在Pt催化剂表面。倾斜吸附的吡啶环与其下的铂表面位构成一个垂直高度为2.41埃的楔形空间。分子较小的氢气依旧可以在这些局域活性位发生反应，而尺寸较大的CO和H2S却无法吸附，由此提高了铂催化剂的抗毒化性能，可耐受100 ppm CO和1 ppm H2S。这种通过构筑局域活性位的立体位阻提高抗毒化的策略，也适合于铂合金催化剂。

该工作的共同第一作者为iChEM 2014级博士生王韬和陈志昕。