钯金属催化剂在较低电压下具有较好的甲酸氧化催化活性并且对催化毒性CO有较好的耐受性，是高性能甲酸燃料电池的关键材料之一。大量研究致力于通过引入孔结构来增大钯催化剂的电化学活性面积和催化性能，但由于这些孔结构的无序性和互相封闭性，导致反应物和产物传质速率的受限，所增加的比表面并不能有效地转化为电化学活性面积，其催化性能的提高有限。
图1（a）有序介孔Pd的高倍TEM照片；（b）单钻石立方结构的3D模型；（c）图中红色圆圈区域的高分辨率TEM
近日，天津大学钟澄教授团队利用一种具有双连续立方体相结构的溶致液晶作为牺牲模板，通过原位电化学沉积的方法制备介孔结构钯催化剂。通过调控电沉积的过电势和温度，可实现对所得钯催化剂中介孔有序度的宽域调控。在最优的过电势和温度条件下，能够实现钯在液晶模板的双通道中进行选择性填充，所得钯催化剂中介孔继承了模板的相结构，表现出周期性的长程有序结构，孔径分布均匀，且孔洞互相高度连通。基于这种独特的介孔结构，钯催化剂的电化学活性面积高达90.5m2g–1，甲酸氧化的催化活性为3.34Amg–1，分别是商业钯/碳催化剂的3.7倍和7.8倍。
图2（a）有序介孔Pd和其他条件所得Pd产物以及商业Pd/C在H2SO4+HCOOH中的质量归一化CV曲线；（b）有序介孔Pd和其他已报道的高活性Pd基催化剂在甲酸催化反应中的质量归一化电流密度对比；（c）有序介孔Pd和其他条件所得Pd产物以及商业Pd/C在H2SO4+HCOOH中的活性面积归一化CV曲线；（d）不同介孔有序程度的Pd样品和商业Pd/C的催化电流密度随活性面积的变化曲线。
电沉积的过电势和温度的优化过程可以消除产物中诸如钯枝晶、结块、空洞等无序结构，从而得到一系列介孔结构有序度渐变的钯催化剂。随着介孔有序度的不断增加，钯催化剂的电化学活性面积表现出线性增长的趋势。发现一个未在三维块体钯催化剂中发现的有趣规律：用电化学活性面积归一化的甲酸催化电流，能够与电化学活性面积之间拟合出正向的线性关系，而这一线性关系成立的内在机制是钯催化剂中介孔结构周期性长程有序度的不断提升。这一现象揭示了催化剂中孔结构的有序性在提升催化活性中的关键作用，为相关领域开发高性能多孔催化剂提供了有益的参考和指导。
相关结果发表AngewandteChemieInternationalEdition（DOI：10./anie.）上，文章第一作者是丁佳博士和刘智博士。原文链接：转载请注明地址:http://www.abmjc.com/zcmbyf/469.html
