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Nano Letters：非晶態TiOx起大作用，抑制Pt3Ti團聚并促進甲醇氧化

直接甲醇燃料電池(DMFC)具有能量密度高、安全性高、儲存和運輸方便等優點，可作為各種電氣設備中的電源。盡管如此，DMFC的大規模應用仍然面臨著幾個挑戰，其中之一是涉及多質子耦合六電子轉移過程的甲醇氧化反應(MOR)的緩慢反應動力學。

目前，Pt/C仍然是加速MOR動力學的基準電催化劑，貴金屬的大量使用導致了催化劑的高成本。此外，CO在Pt上的強吸附會導致MOR過程中活性中心中毒，進而導致催化劑的快速失活。同時，長期運行過程中顆粒遷移和聚集導致的納米顆粒(NPs)的生長也會降低納米顆粒的性能。

基于此，華南理工大學崔志明課題組通過浸漬-還原法合成了一種Pt₃Ti-TiO_x/KB催化劑，用于高效穩定催化MOR。

具體而言，一步退火工藝有利于TiO_x在Pt₃Ti金屬間化合物周圍的良好分布。在0.1 M HClO₄ + 1.0 M CH₃OH電解質中，與Pt/C和Pt₃Ti/KB相比，Pt₃Ti-TiO_x/KB具有更高的質量活性(2.15 A mg_Pt^?1)和比活性(4.60 A cm_Pt^?2)。此外，耐久性試驗結果顯示，Pt₃Ti-TiO_x/KB在1000個周期測試后的質量活性保持率(71%)明顯高于Pt₃Ti/KB (54%)和Pt/C (44%)，表明Pt₃Ti-TiO_x/KB催化劑具有優異的穩定性。

實驗結果和理論計算表明，Pt₃Ti-TiO_x/KB增強的性能歸功于雙功能TiO_x：TiO_x可以防止Pt₃Ti納米粒子在高溫退火過程和電催化條件下的團聚；此外，TiO_x還能促進Pt₃Ti上的水分解，形成更多的OH物種，從而在較低電位下加速CO_ad的氧化，進而增強了Pt₃Ti-TiO_x/KB催化劑的抗CO_ad性能和穩定性。

綜上，該項工作為鉑基金屬間化合物與功能氧化物結合開發高性能電催化劑提供了一種有效的策略，進一步推動了燃料電池的進一步發展和加快其實際應用。

Amorphous TiO_x Stabilized Intermetallic Pt₃Ti Nanocatalyst for Methanol Oxidation Reaction. Nano Letters, 2023. DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01147

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