近日，中国科学院青海盐湖研究所（以下简称“青海盐湖所”）在新型功能纳米材料领域取得进展。研究团队成功创制了一系列具有可调成分的多孔钯铂镍纳米片，研究成果为直接醇类燃料电池的高效电催化提供了理论基础。相关论文发表于《化学工程期刊》。

直接醇类燃料电池，以其能量密度高、工作温度低、环境友好以及燃料储存和填充方便等显著优势，被视为未来能源技术的重要发展方向。然而，当前催化剂在动力学上的迟缓以及多电子转移过程的阳极醇氧化反应，成为制约燃料电池效率提升的关键因素。特别是以铂和钯为代表的铂族金属，虽然催化效果良好，但在提高活性和稳定性的同时，如何进一步降低成本，一直是业界亟待解决的问题。

针对这一难题，青海盐湖所的研究团队开展了深入探索。他们发现，多孔纳米结构能够显著增加比表面积和孔体积，从而有效提升反应物分子的有效传质能力和纳米级电催化剂内的电子迁移率。基于此，团队创新性地提出了调控超薄铂基或钯基合金孔隙的新途径，以期最大化本征催化活性和稳定性。

经过反复试验和优化，研究团队成功制备出了一系列具有可调成分的多孔钯铂镍纳米片。这些纳米片在碱性电解质中展现出了对甲醇和乙醇氧化反应的高效电催化性能。特别是优化后的钯45铂42镍13/碳催化剂，其甲醇氧化反应的质量活性和比活性分别高达16.2安每毫克贵金属和12.7毫安每平方厘米，这一数据远超商业铂/碳和其他钯铂基催化剂。

研究团队通过详细表征和分析，揭示了多孔钯铂镍纳米片高效电催化的内在机制。得益于其超薄结构、丰富的台阶原子以及优化的电子结构，这些纳米片能够最大限度地增加电催化活性位点的数量，并提高单个位点的内在催化活性。这一发现不仅证实了多孔钯铂镍纳米片作为高效阳极醇氧化反应电催化剂的潜力，也展示了其在多电子转移阳极醇氧化反应电催化中的多功能性。

青海盐湖所的研究成果为直接醇类燃料电池的高效电催化提供了新思路。未来，随着研究的不断深入和技术的不断成熟，相信这一成果将在能源领域发挥更加重要的作用。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.149113

多孔钯铂镍纳米片的制备及形貌表征。青海盐湖所供图。