作为分子电子桥的氧化还原活性菲醌，在超稳定的钯催化甲酸电氧化反应中的应用

《Dalton Transactions》：Redox-active phenanthrenequinone as a molecular electron bridge for ultrastable Pd-catalyzed formic acid electrooxidation

Pd/C催化剂通过修饰红氧化活性分子9,10-苯并蒽醌（PQ）实现性能提升，纳米颗粒尺寸（2.4-4.6 nm）更小且分散均匀，显著增强甲酸氧化活性（2.67倍质量活性，2.07倍比活性），CO吸附减弱（负偏移26 mV），稳定性提高，电荷转移速率加快，协同效应源于Pd-PQ电子相互作用及PQ分子作为电子传递媒介。

　　

为了进一步提升基于钯（Pd）的电催化剂在小分子有机氧化反应中的电催化性能，研究人员采用了一种具有氧化还原活性的有机分子（9,10-菲醌，PQ）对Pd/C催化剂进行了改性，从而制备出了新型的Pd/C-PQ催化剂。该催化剂的制备过程首先是将PQ物理吸附到Vulcan XC-72炭黑表面（形成C-PQ），随后在经过改性的炭黑载体上沉积钯纳米颗粒。实验结果表明，Pd/C-PQ催化剂中的钯纳米颗粒分布均匀，粒径范围为2.4至4.6纳米，明显小于未经改性的Pd/C催化剂中的钯纳米颗粒粒径。电化学测试显示，该催化剂的性能得到了显著提升：其氧化甲酸的质量转化率和比活性分别比未经改性的Pd/C催化剂高出2.67倍和2.07倍。此外，Pd/C-PQ催化剂在CO脱附过程中的电位峰相比Pd/C催化剂向负方向移动了26毫伏，表明其对CO的吸附能力较弱。同时，Pd/C-PQ催化剂的稳定性也得到了显著改善。进一步的研究还发现，甲酸氧化反应的电荷转移动力学也得到了明显加速。Pd/C-PQ催化剂优异的电催化性能可归因于多个协同作用因素：均匀分布的钯纳米颗粒（粒径较小）、钯与PQ之间的电子相互作用及改性效应，以及PQ分子作为高效氧化还原介质的协同作用。