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邢巍/葛君杰/姜政Angew.：首次報(bào)道！Ir單原子位點(diǎn)和納米顆粒之間的協(xié)同催化實(shí)現(xiàn)耐CO的PEMFC陽極

質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）因其對(duì)痕量一氧化碳（CO）雜質(zhì)的極端敏感性而受到限制，因此對(duì)氫氣純度提出了嚴(yán)格要求，并且排除了直接使用廉價(jià)粗氫氣作為燃料的可能性。

基于此，中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所邢巍研究員和葛君杰研究員、中科院上海高等研究院姜政研究員（共同通訊作者）等人首次報(bào)道了一種通過單原子和納米顆粒之間的協(xié)同催化來解決陽極CO中毒問題的策略。

作者構(gòu)建了一種由原子分散的Ir-N單位點(diǎn)和Ir納米顆粒（Ir_NP@Ir_SA-N-C），表現(xiàn)出優(yōu)異的氫氧化反應(yīng)（HOR）和CO電氧化反應(yīng)（COOR）性能，以及優(yōu)異的H₂和CO混合氣體中的CO耐受特性。

作者假設(shè)這種CO耐受特性可歸因于Ir單原子位點(diǎn)和Ir納米顆粒之間的相互作用，其中Ir單原子不僅能夠有效地快速將CO轉(zhuǎn)化為CO₂，而且還能夠通過提供反應(yīng)性O(shè)H*物種有效地清除接近Ir納米顆粒的CO。因此，Ir納米顆粒上的HOR活性位點(diǎn)可以在共存的情況下釋放，從而賦予催化劑優(yōu)良的抗毒性特性。

此外，Ir納米顆粒和Ir單原子位點(diǎn)之間的協(xié)同互作用使得Ir_NP@Ir_SA-N-C在質(zhì)子交換膜燃料電池中具有優(yōu)異的HOR活性（1.19 W cm^-2）和COOR活性（85 mW cm^-2），同時(shí)該催化劑對(duì)H₂/CO混合氣體中CO的耐受性比目前最好的PtRu/C催化劑高了兩倍。

該工作不僅為解決陽極致命的CO中毒問題提供了一條途徑，而且還建立了一種新型的相互作用催化體系，其中單原子位點(diǎn)與納米顆粒之間的協(xié)同作用顯示出高度的重要性。

CO-Tolerant PEMFC Anodes Enabled by Synergistic Catalysis between Iridium Single-Atom Sites and Nanoparticles. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202110900.

https://doi.org/10.1002/anie.202110900.

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