一维钯基金属有机框架（1D Pd-MOF）增强碱性介质乙醇氧化及燃料电池性能研究

研究人员针对直接乙醇燃料电池（DEFC）催化剂效率低、易中毒等问题，开发了一种新型一维钯基金属有机框架（1D Pd-MOF）电催化剂。该催化剂在碱性介质中表现出优异的乙醇氧化活性（电流密度达130 mA/cm2）、低起始电位和高效电荷转移动力学，并通过DFT计算证实了乙醇与催化剂的强相互作用，为DEFC商业化提供了新策略。

　　

随着全球能源结构转型，直接乙醇燃料电池（DEFC）因其高能量密度和环境友好特性备受关注。然而，传统铂基催化剂存在成本高、易中毒等问题，而钯基催化剂在碱性介质中虽表现优异，但仍面临电子转移效率不足和产物选择性差的挑战。为此，开罗大学（Cairo University）的研究团队在《Inorganic Chemistry Communications》发表研究，通过合成一维钯-吡嗪金属有机框架（1D Pd-MOF），显著提升了DEFC的催化性能。

研究采用化学合成法制备[Pd(Pz)Cl₂]_n框架，结合FTIR、XRD、XPS等技术表征材料特性，并通过循环伏安法（CV）、塔菲尔分析和电化学阻抗谱（EIS）评估催化性能。密度泛函理论（DFT）计算揭示了乙醇与催化剂的相互作用机制。

材料表征：1D Pd-MOF呈现70-80 nm的多孔不规则颗粒，热分解温度达386.5°C。XPS显示Pd²⁺在反应中还原为Pd⁰，证实原位转化过程。

电化学性能：碳负载的1D Pd-MOF在3.0 M乙醇条件下电流密度达130 mA/cm²，塔菲尔斜率和电荷转移电阻（R_ct）显著低于传统催化剂，表明其高效的氧化动力学和抗中毒能力。

理论验证：DFT计算证实乙醇与Pd活性位点的强吸附作用，乙醛为关键中间体，解释了催化选择性提升的机制。

该研究不仅为DEFC提供了高性能低成本催化剂，还通过MOF结构设计策略为其他能源材料开发提供了新思路。Safaa S. Hassan和Mohamed A. Sultan等作者强调，1D Pd-MOF的规模化制备与稳定性优化将是未来研究重点。