改性多壁碳纳米管负载富氧空位钯基纳米催化剂的设计及其在高效甲醇电氧化中的非凡稳定性研究

　　本文综述了一种通过简易室温共还原法构建的改性多壁碳纳米管（Df-MWCNTs）负载双金属/三金属钯基纳米催化剂（Pd-M/Df-MWCNTs与Pd-M-M/Df-MWCNTs，M＝Cd、Sn）的策略。该催化剂通过协同效应与强金属-碳键（Pd-Cd-Sn-C、Pd-Cd-C等）实现高分散结构、优异抗CO毒化能力与长期稳定性，其质量活性达4561.96 mA mg?1，为商业Pt/C的8.7倍，且持续140,000秒后仍保持高活性，为直接甲醇燃料电池（DMFCs）阳极催化剂的开发提供了新思路。

　　

Materials（材料）

多壁碳纳米管（MWCNTs，纯度99.9%，内径5–12 nm，外径30–50 nm）、氯化钯（PdCl₂，99.99%）、氯化锡（SnCl₂，99.98%）、氯化镉（CdCl₂，99.89%）、丙酮（C₃H₆O，99.9%）、甲醇（CH₃OH，99.90%）和乙醇（C₂H₅OH，99.99%）购自阿拉丁有限公司（上海）。乙二醇（C₂H₆O₂，99.50%）、Nafion（0.5 wt.%）、硼氢化钠（NaBH₄，AR）、氢氧化钾（KOH，99.999%）和柠檬酸（C₆H₈O₇，99.99%）购自国药集团化学试剂有限公司。所有化学品均直接使用，未经进一步纯化。

Morphology and structure characterization（形貌与结构表征）

采用简易湿化学反应策略成功合成杂化Pd-Cd-Sn/Df-MWCNTs纳米催化剂（图1a）。首先，使用强混合酸（HNO₃和H₂SO₄）清理并活化多壁碳纳米管（MWCNTs）表面，获得含氮和氧的官能团。随后通过吲哚-2-羧酸（C₉H₇NO₂）对MWCNTs进行双重功能化，以获得额外的羧基官能团，促进金属离子的锚定与均匀分布。

Conclusion（结论）

总之，我们提出了一种简便可靠的方法，通过将Pd、Cd和Sn原子掺杂在Df-MWCNTs上，开发改性多壁碳纳米管负载的钯基纳米催化剂，用于甲醇电氧化。获得了一系列具有超细结构和高比表面积的分散良好的双/三金属杂化钯基纳米催化剂，包括Pd-Cd-Sn/Df-MWCNTs、Pd-Cd/Df-MWCNTs和Pd-Sn/Df-MWCNTs纳米催化剂。Cd和Sn原子的存在通过电子效应和协同作用正向增强了Pd的催化性能，促进了中间物种的去除，并提高了甲醇电氧化反应（MOR）的整体性能。