罗俊：等离子辐射CeO2改变其性质从而改善Pt催化MOR活性！

xiangli

研究亮点：

1. CeO2纳米棒中的富氧空位由等离子体产生。

2. Pt和富氧空位的独特电子结构得到验证。

3. 甲醇氧化电催化性能优异。

甲醇燃料电池（DMFC）因其高效率和低污染而备受关注。目前Pt基电催化剂广泛应用于DMFC的正极和负极中。然而Pt的成本高且资源有限，给DMFC的商业化造成阻碍。同时由于在电化学条件下碳腐蚀严重，因此开发其他稳定的载体十分重要。金属氧化物可以促进在低电位条件下在其表面生成活性-OH，其可以进一步与Pt位点上的CO中间体反应，从而改善CO耐受性。

CeO2作为甲醇电氧化(MOR)的助催化剂或载体，由于其高储氧能力、低成本和抗腐蚀性得到广泛关注。但是其导电性差且表面惰性，阻碍其作为Pt载体。因此，必须提高CeO2的电导率并增强Pt和CeO2之间的相互作用。

有鉴于此，天津理工大学罗俊教授、淡江大学董崇礼副教授、湖南大学余刚教授、王双印教授携手合作，通过Ar等离子体设计CeO2载体表面，显著调节了Pt和CeO2之间的相互作用。

通过等离子体辐射可以制备表面粗糙、有富氧空位的缺陷CeO2纳米棒(CeO2-P)。以CeO2-P为载体，负载Pt纳米粒子(Pt/CeO2-P)。CeO2的高粗糙度为Pt的生长提供了富集的成核位点，这将显著提高Pt纳米粒子的分散度。CeO2中的Vo将提供过剩电子，这些电子增加了其电导率。多余的电子会逆转Pt和CeO2之间的电子转移，Pt的电子密度增加会降低CO在Pt上的化学吸附并增加MOR活性。Pt/CeO2-P显示出高MOR活性和稳定性，这可归因于Pt分散度变大、Pt粒度变小、Pt和CeO2的相互作用。

本工作通过等离子体辐射成功地制备了富含Vo的CeO2。作为Pt载体，CeO2-P中增强的表面粗糙度和丰富的Vo有助于二氧化铈获得更高的电导率和显着的催化CO氧化能力，以及与Pt的更强的物理相互作用。有缺陷的CeO2上的Pt纳米粒子显示出改善的颗粒分散性、更小的颗粒尺寸以及与二氧化铈的更强的相互作用。DFT计算表明，二氧化铈中的Vo会增强二氧化铈的电导率并增加Pt的电子密度，这对MOR有利。

这项工作提供了一种调节CeO2的有效方法，这也适用于其他纳米材料。它可能在其他纳米材料上产生缺陷（包括阳离子和阴离子空位），它们将作为电催化的活性位点，改变载体性能并增强电催化活性。

参考文献：

Tao L, Shi Y, Huang Y C, et al. Interface Engineering of Pt and CeO2 Nanorods with Unique Interaction for Methanol Oxidation[J]. Nano Energy, 2018.

DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.09.013

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518306578?dgcid=rss_sd_all#!