氢作为一种清洁能源，应用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)以实现碳净零排放的目标受到越来越多的关注。氢气中CO(PROX)的优先氧化是避免富氢燃气中微量CO对催化剂中毒的一种有前途的氢气净化方法。
近日，北京大学马丁和中科院金属研究所刘洪阳等报道了一种新的催化剂，完全暴露的双金属Pt-Fe团簇锚定在有缺陷的石墨烯/纳米金刚石(ND@G)杂化载体上，其中原子分散和完全暴露的Pt团簇与相邻的Fe原子结合以提供丰富的Pt-Fe界面。为了了解全暴露Pt-Fe团簇的作用，研究人员利用催化剂对氢气中CO进行优先氧化(PROX)。0.75 Pt/ND@G催化剂具有与Pt原子团簇相似的结构，在60°C下可以达到85%的CO转化率。相比之下，通过引入Fe物种，0.75Pt0.2Fe/ND@G催化剂在室温(30°C)下实现完全CO转化，空速为45000 mL g-1 h-1和100% CO选择性。此外，对于PROX反应，0.75Pt0.2Fe/ND@G催化剂在低CO转化率下具有良好稳定性，其可以在30°C下反应超过100小时。实验结果和理论计算表明，构建原子效率最高、界面位点丰富的全暴露双金属Pt-Fe簇催化剂可以促进不饱和Fe位点上的氧活化和富电子Pt簇上的CO吸附，提高了O2与吸附的CO在Pt-Fe界面位点上形成CO2的可能性，因此所制备的0.75Pt0.2Fe/ND@G催化剂在实际应用中具有良好的反应活性。Fully-exposed Pt-Fe Cluster for Efficient Preferential Oxidation of CO towards Hydrogen Purification. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-34674-y
