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直接甲醇燃料電池(DMFC)因其高能量密度、高便攜性和安全性而吸引了廣泛的研究興趣。並且DMFC的效率在很大程度上取決於甲醇氧化反應(MOR)催化劑的活性和耐久性。然而，由於催化劑在MOR反應會發生CO中毒，這嚴重降低了DMFC的效率。近日，中山大學曾志平、余丁山和蘇州科技大學楊鴻斌等通過一種漸進的一步電化學沉積策略，成功製備出了錨定在硒摻雜MXene載體上的納米合金(PdSn0.5/Se-Ti3C2)。
性能測試結果顯示，Pd/Se-Ti3C2催化劑(1046.2 mA mg-1)的MOR質量活性是Pd/Ti3C2的2倍以上，說明在MXene上引入Se原子可以增強電子轉移，加速反應動力學。此外，通過Sn位點的配位，PdSn0.5/Se-Ti3C2催化劑(4762.8 mA mg-1)顯示出優異的MOR質量活性，是Pd/Se-Ti3C2的4.5倍，優於許多其他報道的Pd基電催化劑。更重要的是，裝配有PdSn0.5/Se-Ti3C2電極的DMFC顯示出較大的功率密度(10.2 mW cm-2)，遠遠高於商用的Pd/C。
實驗和理論計算表明，提高金屬晶體與Se摻雜MXene載體相互作用和優化Pd-Sn活性位點的分布可以調節催化劑的d帶中心，降低CO*中間體在Pd位點的吸附能和增強Sn位點上OH*的生成，加速MOR過程中隨後的解吸和氧化，從而導致反應過程中的高電流密度和高MOR質量活性。
Engineering Support and Distribution of Palladium and Tin on MXene with the Modulation d-Band Center for CO-resilient Methanol Oxidation. Angewandte Chemie International Edition, 2022. DOI: 10.1002/anie.202209693
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