铂基电催化剂如何“丢失”白金的原委找到

科技日报记者 吴长锋

记者从中国科学技术大学获悉，该校合肥微尺度物质科学国家研究中心陈艳霞教授课题组与合作者合作，首次直接在电化学环境中观察到铂表面空穴及其动态行为，为揭示其形成机制及动力学提供了直接证据。研究成果日前发表在《化学-通讯》上。

铂对很多电极反应都是活性最高且稳定性较好的电催化剂。但是在真实的电催化系统（例如燃料电池）的强酸、强碱、高氧化或强还原等腐蚀环境中，铂也会发生腐蚀与溶出。此外，强吸附质如一氧化碳或氧等物种的存在也会加速这些腐蚀与溶出过程。从原子、分子尺度上了解这类电催化剂的腐蚀与溶出过程，有望对合理地设计合成高效、高稳定性的铂基催化剂提供具体的指导。

在前期研究基础上，科研人员发现被高动态表观吸附层覆盖的铂表面会出现明确的表层铂原子空穴，即部分铂表层原子的从晶格脱出。这些空穴通常在铂台阶边产生，并通过与表层吸附的高迁移率的一氧化碳共同作用，可以在移动和固定两种动力学状态之间以一定速率切换。在移动状态下，这些空穴中有一部分从台阶边移开，导致铂平台上也出现少量的表面空穴。

这项研究观察到的铂表面空穴的出现和动态行为，表明铂能与吸附的一氧化碳发生复杂而出乎意料的相互作用。即使在非常温和的条件下，即对于在一氧化碳预氧化区间中特别稳定的铂电极表面，一氧化碳的存在也会引起铂结构上的降解。

这些成果对于合理地设计合成高效、高稳定性的实用型铂基催化剂提供了重要的依据。