银铂协同作用赋能12电子乙醇氧化：高效稳定电催化剂的设计与机理研究

针对直接乙醇燃料电池(DEFCs)中乙醇氧化反应(EOR)效率低、C–C键断裂困难及CO毒化等问题，研究人员通过设计银铂空心纳米立方体(AgPt hNCs)，实现了碱性电解质中12电子EOR的高选择性（法拉第效率达88.2%）和6.3倍于商用Pt黑的质量活性。该研究通过电子相互作用调控Pt的d带性质，优化中间体吸附行为，为高性能DEFCs提供了理论和实验依据。

　　

乙醇作为一种可再生的液体燃料，在直接乙醇燃料电池(DEFCs)中展现出巨大潜力，但其完全氧化需突破C–C键断裂的能垒，并避免有毒中间体CO的积累。传统铂(Pt)基催化剂对12电子路径选择性低且易中毒，严重制约DEFCs商业化。陕西师范大学等机构的研究团队通过银(Ag)与Pt的协同作用，设计出AgPt空心纳米立方体(AgPt hNCs)，显著提升了EOR性能，成果发表于《Journal of Energy Chemistry》。

研究采用溶剂热法合成Ag纳米立方体(Ag NCs)模板，通过电偶置换反应(Galvanic replacement)制备AgPt hNCs，结合透射电镜(TEM)和理论计算分析其结构与电子特性。电化学测试在0.1 M KOH/1 M C₂H₅OH体系中进行，通过循环伏安法(CV)和计时电流法评估活性。

合成与结构分析
AgPt hNCs呈现均匀空心结构，X射线衍射(XRD)证实Ag与Pt形成合金相。X射线光电子能谱(XPS)显示Ag的电子转移使Pt的d带中心下移，削弱了CO吸附强度。

电催化性能
在0.70 V（vs. RHE）下，AgPt hNCs对C1路径（完全氧化为CO₂）的法拉第效率达88.2%，质量活性为Pt黑的6.3倍（0.81 V）。原位红外光谱证实Ag促进CH₃CO脱氢为CH₂CO，加速C–C键断裂。

稳定性机制
Ag的亲氧特性持续提供OH^?清除表面CO，使AgPt hNCs在10小时测试后活性保持92%，远高于Pt黑（42%）。密度泛函理论(DFT)计算表明，Ag调控Pt的d带电子结构，降低C–C键断裂能垒至0.32 eV。

结论与意义
该研究通过原子级电子相互作用设计AgPt hNCs，解决了EOR中C–C键断裂效率低和催化剂中毒两大瓶颈，为DEFCs提供了高性能、低成本的电催化剂。理论计算揭示了Ag优化Pt电子结构的微观机制，为合金催化剂设计提供了新思路。国家自然科学基金等项目支持了该工作，其成果对推动可持续能源技术发展具有重要意义。