MAX相与碳纳米材料协同支撑Pd纳米晶生长增强甲酸氧化反应性能

（编辑推荐）本研究创新性地将MAX相（Ti2AlC）与碳黑（Vulcan）、还原氧化石墨烯（rGO）复合作为钯（Pd）纳米晶载体，用于直接甲酸燃料电池（DFAFC）阳极反应。通过电化学测试发现，Pd/MAX-Vulcan混合载体催化剂表现最优，最大功率密度达67 mW/mgPd，揭示了MAX相表面氧空位与碳材料导电性的协同增效机制。

　　

Highlight

MAX相与碳纳米材料作为钯（Pd）纳米晶生长载体的协同效应研究——提升甲酸氧化反应性能

Materials

MAX相（Ti₂AlC）粉末通过熔盐屏蔽法合成，使用钛（Ti）、铝（Al）和石墨作为前驱体。还原氧化石墨烯（rGO）通过化学还原法制备，采用水合肼（NH₂NH₂·H₂O）在1M氢氧化钠（NaOH）溶液中处理氧化石墨烯。碳黑Vulcan（XC-72R）购自燃料电池商店，钯（II）氯化物（PdCl₂）溶液浓度为5 wt.%（含10 wt.% HCl）。

Results and discussion

通过系统的理化分析揭示了MAX相与碳材料的相互作用机制。采用简易还原法制备的催化剂中，钯负载量接近20%的理论值（XRF数据）。有趣的是，含MAX相的样品表现出更高的Pd负载效率，这可能归因于其表面氧空位对金属离子的锚定作用。电化学测试显示，Pd/MAX-Vulcan混合载体催化剂如同"纳米发电机"，在甲酸氧化反应中展现出卓越的活性，其最大功率密度（67 mW/mg_Pd）远超单一材料载体体系。

Conclusions

开发高效催化剂是一项多维度的挑战。本研究通过结合燃料电池电化学测试与材料表征，证明MAX相（Ti₂AlC）与碳材料的复合载体能产生"1+1>2"的协同效应。这种创新设计既保留了碳材料的高导电性，又利用MAX相表面氧化层的"解毒"功能缓解CO中毒现象，为下一代燃料电池催化剂设计提供了新思路。