催化活性达到市面上材料的327倍，北京大学郭少军团队开发新型催化材料

来源：iNature

原标题：Nature：催化活性达到市面上材料的327倍，北京大学郭少军团队开发新型催化材料

通过电催化过程实现化学物质和电力的有效相互转化，对于许多可再生能源计划至关重要。氧还原反应（ORR）和氧释放反应（OER）的反应动力学一直是该领域的最大挑战之一，并且经常需要基于昂贵的铂族金属的电催化剂以提高这些反应的活性和持久性。合金化，表面应变和优化的配位环境的使用已导致铂基纳米晶体在酸性介质中具有很高的ORR活性。然而，由于在氢氧化物的存在下，难以在铂族金属上获得最佳的氧结合强度，因此提高在碱性环境中该反应的活性仍然具有挑战性。

2019年9月25日，北京大学郭少军团队在Nature 在线发表题为”PdMo bimetallene for oxygen reduction catalysis“的研究论文，该研究证明PdMo双金属片（一种高度弯曲且亚纳米级厚度的金属纳米片形式的钯钼合金）是一种有效且稳定的碱性电解质中ORR和OER的电催化剂，并显示出令人鼓舞的性能（质量活性分别比市售Pt / C和Pd / C催化剂高78倍和327倍，并且在30,000个潜在循环后几乎没有衰减）。

总而言之，该研究的合成方法可实现高度弯曲且亚纳米级的钯钼合金纳米片，由于应变，量子尺寸和合金化作用的共同作用，在碱性条件下可在其上实现高效且稳定的氧电催化。 该研究表明其他金属链材料在能量电催化中显示出广阔的前景。

通过电催化过程实现化学物质和电力的有效相互转化，对于许多可再生能源计划至关重要。氧还原反应（ORR）和氧释放反应（OER）的反应动力学一直是该领域的最大挑战之一，并且经常需要基于昂贵的铂族金属的电催化剂以提高这些反应的活性和持久性。合金化，表面应变和优化的配位环境的使用已导致铂基纳米晶体在酸性介质中具有很高的ORR活性。然而，由于在氢氧化物的存在下，难以在铂族金属上获得最佳的氧结合强度，因此提高在碱性环境中该反应的活性仍然具有挑战性。

在这里，研究人员证明PdMo双金属片（一种高度弯曲且亚纳米级厚度的金属纳米片形式的钯钼合金）是一种有效且稳定的碱性电解质中ORR和OER的电催化剂，并显示出令人鼓舞的性能。 PdMo双金属片的薄层结构可实现较大的电化学活性表面积（每克钯138.7平方米）以及高原子利用率，从而在0.9伏特的条件下，对ORR的质量活性为每毫克钯16.37安培。该质量活性分别比市售Pt / C和Pd / C催化剂高78倍和327倍，并且在30,000个潜在循环后几乎没有衰减。

密度泛函理论计算表明，合金化效应，由于弯曲的几何形状引起的应变效应以及由于薄板的厚度引起的量子尺寸效应调节了系统的电子结构，从而优化了氧的结合。考虑到PdMo金属链的性质和结构-活性关系，该研究表明其他金属链材料在能量电催化中显示出广阔的前景。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1603-7