Angew. Chem. ：利用无序非晶相打破有序PtPbBi金属间化合物助力高效析氢和醇氧化反应

贵金属基电催化剂已被广泛应用于诸如析氢反应（HER）和醇类氧化反应（AOR）等电化学能量转换反应。其中贵金属基金属间化合物（IMC）凭借有序的原子排列而具有可调的几何和电子效应，从而相比固溶体合金展现出更高的催化活性和稳定性。

调控贵金属基IMC的晶体结构可以有效优化其催化活性位点。由于不同相之间的协同效应以及相界面上丰富的活性位点，构建异相结构已成为提高电催化剂催化性能的一种有效策略。与具有完美晶体结构的纯IMC相比，利用无序非晶相打破高度有序的IMC相来制备非晶/金属间化合物（A/IMC）异相结构，可以构建丰富的配位不饱和位点、缺陷和晶界，从而丰富催化活性位点。

图1. A/IMC PtPbBi NSs的形貌结构表征图

近日，北京科技大学鲁启鹏教授、王琦副教授，香港科技大学韵勤柏助理教授（研究）及中科院理化所夏静高级工程师团队利用一锅法合成了厚度仅为2.5 ± 0.3 nm的超薄A/IMC异相PtPbBi纳米片（NSs）（图1），并揭示了超薄异相纳米片的形成机制。该A/IMC PtPbBi NSs在HER和AOR中均表现出优异的电催化性能。在酸性HER反应中，A/IMC PtPbBi NSs在10 mA cm^-2电流密度下过电位仅为25 mV，且具有至少100 h优异的稳定性（图2）。

图2. A/IMC PtPbBi NSs的HER性能图

此外，A/IMC PtPbBi NSs也表现出优异的电催化甲醇氧化反应（MOR）和乙醇氧化反应（EOR）性能（图3）。具体来说，A/IMC PtPbBi NSs在MOR中的质量活性和比活性分别达到了11.9 A mg^-1_Pt和14.8 mA cm^-2，分别是商业Pt/C的13.2倍和14.5倍。¹H核磁共振和原位傅立叶变换红外光谱显示，A/IMC PtPbBi NSs对MOR中的甲酸途径表现出高选择性。密度泛函理论（DFT）计算表明，构建具有A/IMC异质界面的多金属催化剂可以优化电子结构，促进关键反应中间体*CH₂OH的吸附，从而提高电催化性能（图4）。

图3. A/IMC PtPbBi NSs的MOR性能图

图4. A/IMC PtPbBi NSs的电子结构及MOR自由能图

综上，该工作证明构建具有多金属成分的非晶/金属间化合物异相结构可有效提高贵金属基纳米材料的电催化性能，为开发应用于多种电化学领域的异相结构高性能电催化剂提供了理论指导。

论文信息

Breaking Highly Ordered PtPbBi Intermetallic with Disordered Amorphous Phase for Boosting Electrocatalytic Hydrogen Evolution and Alcohol Oxidation

Fukai Feng, Chaoqun Ma, Sumei Han, Xiao Ma, Caihong He, Huaifang Zhang, Wenbin Cao, Xiangmin Meng, Jing Xia, Lijie Zhu, Yahui Tian, Qi Wang, Qinbai Yun, Qipeng Lu

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202405173