本报讯  近日，我校合肥微尺度物质科学国家实验室、化学与材料科学学院俞书宏教授课题组实现了一维超细四元PtPdRuTe纳米管与一维开孔结构的PtCu纳米管催化剂的成功制备，该类型催化剂具有稳定而高效的甲醇氧化性能。相关成果分别发表在J. Am. Chem. Soc.和Energy Environ. Sci.上。

研究人员采用了高反应活性的碲纳米线为模板，利用电势位差进行置换取代反应，成功制备了一种组成可控的四元PtPdRuTe纳米管催化剂，运用具有高电势电位的钯与铂形成合金并实现其组成可控，对降低铂氧化电位以增强铂的稳定性非常重要。作为四元催化剂，每一种元素在催化应用中发挥了不可缺少的重要作用：碲纳米线作为还原剂与模板的同时，未被取代的碲原子与其他三种贵金属元素一起支撑纳米管结构框架并降低了贵金属的组成；铂原子提供解离甲醇的活性位形成Pt-CO，同时钌原子提供解离水形成Ru-OH的活性位，推动铂活性位上CO的氧化形成CO2；适量钯原子的加入(16%)对铂电子结构具有修饰作用的同时，更重要的是钯可以提高铂的氧化电位，以减少铂原子的氧化与刻蚀，增强催化剂的组成稳定性。通过调控组成，增强原子间相互作用，发挥不同原子在催化反应中的优势，从而促进催化反应的高效进行。这一研究成果发表在J.Am.Chem.Soc.上，论文的共同第一作者是博士生马思阅与副研究员李会会。

除了催化剂的稳定性保持问题，面对有限而昂贵铂资源，催化剂的活性再生或重复使用也是一个重要问题。针对这一问题，研究人员展示了一维开孔结构的PtCu纳米管在甲醇氧化催化中的高活性与长期稳定性。Pt1Cu1-AA纳米管的质量比活性与面积比活性分别达到2252mAmg-1与6.09mAcm-2，是商业化Pt/C催化剂的5.5与10.3倍。稳定性测试后的纳米管催化剂的活性不但没有下降，反而更高或保持初始值，通过简单的循环伏安测试，可以实现催化剂的高活性再生。稳定性的保持主要得益于活化过程中催化剂表面发生重构，表面铜原子被刻蚀而铂原子发生重排，形成类核壳结构，压缩应力增大，大幅度提升了催化剂的稳定性。结合电镜表征结果，稳定性测试后催化剂表现出更好的结晶性并保持一维纳米管结构，具有很好的结构稳定性。整体来说，基于一维尺度的开孔结构PtCu催化剂的开发，有望拓展于其他铂基材料上，高活性再生在实际燃料电池应用中减少了铂基催化剂的用量，为催化剂的稳定性的研究提供了新思路。这一研究成果发表在EnergyEnviron.Sci.上，论文的共同第一作者是副研究员李会会与博士生傅棋琪。

　(微尺度物质科学国家实验室 化学与材料科学学院  苏州纳米科技协同创新中心  科研部)