研究人员进一步设计了界面可控的异质Pd-Au纳米颗粒管催化剂,用于研究贵金属界面对催化活性的影响。这种新颖催化剂显著地提高了电催化乙醇氧化的催化活性和极强的稳定性。研究发现,电催化活性的提高与单独的金属组分没有直接的线性比例关系,而与双金属形成的异质界面有着直接的联系。随着金组分的增加,界面的数量随之增加,导致金属-金属界面和表面的电子结构发生变化,从而影响了催化剂的电催化活性。因此,通过设计材料,从实验上证实了催化活性提高的根本原因是由于电子结构的改变(界面作用)。这种效应可以帮助理解催化活性与界面结构之间的关系,为进一步帮助设计高效催化剂材料提供依据和参考,相关成果发表在美国化学会ACS Nano 2011, 5, 4211-4218上。

  同时,该课题组设计了一种二元PtNi(低Pt组分)催化剂,通过提高PtNi催化剂的表面Pt-Pt原子键的压缩能,使其在电化学反应环境中释放表面能量从而诱导表面重构。这种可控的表面重构使的催化剂表面粗糙度极大的增加且有利于Ni原子保持在合金催化剂体相而减弱Ni原子刻蚀,从而提高催化剂表面铂的利用率和稳定性。通过这种方法,可有效提高催化剂活性位点和稳定性等关键问题,为低铂催化剂的设计、制备和应用研究开辟了新的途径。相关成果发表在英国皇家化学会综合性化学期刊《化学科学》上(Chemical Science 2011, 2, DOI:10.1039/c1sc00233c)。