近日，我院硕士研究生张曼婷在催化领域国际顶级期刊《Applied Catalysis B: Environmental》（影响因子22.1，SCI一区）发表题为《Metal-support interaction promoted multifunctional electrocatalysis on PtCo/NC with ultralow Pt loading for oxygen reduction reaction and zinc-air battery》的研究论文。我院化学与材料科学系王彩琴博士和杨小飞教授为论文共同通讯作者，南京林业大学必发88官方网站登录为唯一通讯作者单位。该工作得到江苏省自然科学基金和江苏省研究生实践创新项目的资助。
金属有机框架（MOF）衍生的过渡金属纳米颗粒在制备高效的双金属材料中具有独特的优势：过渡金属的3d轨道电子会增强双金属d轨道之间的电子相互作用，从而降低活性位点d带中心的位置。此外，MOF衍生的N掺杂碳结构与催化剂之间也会有很强的金属-载体相互作用，从而进一步提高材料整体的催化活性。
在该工作中，研究团队以特定MOF衍生的Co/NC为前驱体，设计构建出超低铂载量的PtCo/NC双金属催化剂，并将其作为酸性和碱性介质中氧还原、乙醇氧化和析氢反应的多功能电催化剂。在酸性介质下，具有1%超低Pt载量的PtCo-3/NC在氧还原反应中其半波电位为0.877 V；其在析氢反应中的过电位也低至21 mV（电流密度10 mA cm-2），活性可与商业Pt/C催化剂相比拟；以其为阴极催化剂组装得到的锌-空气电池也展示出优异的性能。进一步的密度泛函理论计算结果表明：PtCo/NC中的强金属-载体相互作用导致了电子结构的变化、电荷密度的重新分布和自由能的优化，从而使得可控制备出的PtCo/NC催化剂拥有比商业Pt/C更优异的性能。该研究工作提供了一种富有前景的方法来制备超低铂负载、高效稳定的电催化材料，并证明了其在乙醇燃料电池和金属-空气电池的潜在应用价值。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122976
