近日，我校化学与化工学院超分子材料与分子纳米器件团队在国际期刊《Energy Materials》（影响因子=11.8）发表题为“Composition-regulated lattice strain of PdSn/C for boosting C1 pathway in ethanol electrooxidation”的高水平论文（DOI：10.20517/energymater.2024.91）。我校硕士研究生蔡颖和陶毅为论文第一作者，梁峰和马涛为通讯作者，我校为论文第一单位。

乙醇燃料电池（DEFCs）因其无毒、高能量密度、原料来源广等优点，被认为是一种极具前景的能量转换装置。然而，DEFCs中乙醇氧化反应（EOR）效率缓慢，反应不充分（产物多为C2产物）等问题阻碍了其商业化应用。为解决这一问题，研究通过调节PdSn/C催化剂中Sn的含量，实现了对催化剂表面晶格应变的调控，进而提升了PdSn/C的催化活性，促进乙醇向C1产物转化。

研究通过室温共还原的方法可控合成了不同Sn含量的PdSn/C-X (X=0.1, 0.5, 1, 2)催化剂，实现了PdSn/C中晶格拉伸应变的调控。适当的拉伸应变会增强PdSn/C催化EOR的性能，当拉伸应变为3.7%时（PdSn/C-1）有最大的催化活性，质量活性达到了8452.3 mA/mg_Pd，强于绝大多数Pd基催化剂。作者通过原位红外光谱表征，证明了这种合适的晶格应变，能促进乙醇通过C1路径反应，C1产物的选择性达到了35.1%。密度泛函理论（DFT）计算表明，适当的拉伸应变可以调节关键反应中间体*CH₃CO向*CH₂CO（ΔG1）转变，而不是向*CH₃COOH（ΔG2）转变，进而促进反应从C1路径发生。本研究通过组分调控应变进而增强催化性能的策略，不仅能促进DEFCs中乙醇的充分转化，也有望拓展到其它能源催化反应中。

原文链接：https://doi.org/10.20517/energymater.2024.91