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​孙守恒等JACS：Au/Pt NWs助力C2+醇电氧化反应

时间：2023-09-08 来源： 浏览：

​孙守恒等JACS：Au/Pt NWs助力C2+醇电氧化反应

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高效的C-C键裂解和醇类氧化为CO 2 是开发用于可再生能源应用的高效醇类燃料电池的关键。
基于此， 美国布朗大学孙守恒教授和美国布鲁克海文国家实验室Kotaro Sasaki等人 报道了在超薄（2.3 nm）的阶梯状Au纳米线上沉积阶梯状Pt簇的核-壳状Au/Pt纳米线（Au/Pt NWs）的合成，作为有效氧化醇类为CO 2 的活性催化剂。催化氧化反应依赖于Au/Pt比率，其中Au 1.0 /Pt 0.2 NWs具有最大百分比（约75%）的阶状Au/Pt位点，并显示出最高的乙醇电氧化活性，达到创纪录的196.9 A/mg Pt （32.5 A/mg Pt+Au ）。
通过DFT计算，作者比较了C-C键裂解的活化能和不同表面上CO*解吸的自由能变化。作者使用AuPt(211)[=2(111) × (100)]和AuPt(221)[=2(111) × (110)]来表示Au和Pt原子的阶梯表面，其中两个阶梯表面在所有[ n (111) × ( hkl )]平面中具有最高的阶梯密度。在EOR过程中，Au(111)/Pt ML 上也没有明显的CO*和CO 2 生成的迹象，表明Au底物本身并不参与C-C键的裂解。
在阶梯状Pt(211)上，C-C的裂解比Pt(111)更容易发生，但CO*的解吸受到阻碍。在台阶状Au表面（即AuPt(211)和AuPt(221)）添加Pt降低了C-C键裂解和CO*解吸的能垒，并且在表面氧化剂（O*）存在时CO*解吸能垒更低。
结果表明，Au 1.0 /Pt 0.2 NWs的催化EOR活性的显著增强是由台阶状Au NW基底上表面阶梯状和拉伸的Pt之间的协同作用实现的。在Au 1.0 /Pt 0.5 和Au 1.0 /Pt 1.0 NWs上存在步进Pt位点，但在Au NW结构上较厚的Pt沉积减少了步进Pt位点，并释放了Pt-Pt键的拉伸程度，促进了[CH 3 CHO]*和[CH 3 COO − ]*在C-C键断裂之前的解吸，降低了EOR催化活性。
Au/Pt Bimetallic Nanowires with Stepped Pt Sites for Enhanced C-C Cleavage in C 2+ Alcohol Electro-oxidation Reactions. J. Am. Chem. Soc., 2023 , DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.3c07027.
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