2022年10月，厦门大学与重庆大学前沿院先进电能源化学研究中心合作的研究采用以Pt1Au1合金（Pt1Au1/C）为例，提出了原位红外光谱（in-situFTIRS）CO-探针策略描述表面铂d-带中心的移动的普适性方法，同时发展了通用的基于循环伏安曲线的分峰拟合方法，作为研究乙醇电氧化的二氧化碳选择性分析技术，并可扩展到其他铂基催化剂。相关工作以“General strategy for evaluating the d-band center shift and ethanol oxidation reaction pathway towards Pt-based electrocatalysts”为题在《Science China Chemistry》上发表。
金属催化剂的d带中心位置及其偏移是评价催化活性的一个重要参数。由于电催化反应通常发生在催化剂的表面，因此调节催化剂表面金属的d带中心，可以实现其催化活性的调控。目前的实验技术和表征手段只能得到催化剂体相和近表面层电子结构的信息，因此，迫切需要开发一种直接评估催化剂外层d带中心位置及其偏移程度的实验方法，用来评价电催化剂表面的电子结构信息。
通过原位红外检测吸附在Pt1Au1/C催化剂表面上的CO的吸收波数，基于d-2p*反馈效应推测Pt-CO结构中Pt的电子效应变化，发现Pt1Au1/C上吸附态COL谱峰红移，说明Pt1Au1/C的表面铂层的d带中心上移。这种原位红外光谱CO探针策略能直观的证明PtM合金上d带中心偏移程度，进而对分析催化剂的反应过程和机理具有重要意义。这种原位红外光谱CO探针策略评估铂基催化剂表面的电子结构是高度可靠的，并且可能扩展到其他铂基催化剂。
直接乙醇燃料电池（DEFC）由于其生物环境友好、安全、易于储存和运输以及高能量密度，被认为是将化学能转化为电能的最有效设备之一。然而，乙醇氧化反应（EOR）普遍认为涉及两种氧化机制：C1路径，乙醇分子得到12个电子，断裂C-C键完全氧化生成最终产物CO2（酸性介质）；C2路径，乙醇分子得到2或4个电子转移，不完全氧化生成乙醛或乙酸。为提高乙醇燃料电池的能量转化效率，提高C-C键断裂能力从而使更多的乙醇分子完全氧化是最为有效的方法。通常的手段是通过引入第二金属元素来调节铂基催化剂的电子结构。然而，铂基电催化剂的表面电子结构与C-C键断裂能力之间的关系有待更深入的阐述。对于乙醇氧化电催化剂性能的评估，目前采用的EOR循环伏安图中第一个氧化峰和第二个氧化峰的比值(I1/I2)来评估CO2选择性的方法仍然存在较大的争议，而采用EOR电化学原位红外光谱中CO2积分面积和CH3COOH积分面积的比值（S（CO2）/S（CH3COOH））计算CO2选择性的方法也存在一些误差。因此，开发一种简单、通用、有效的评估乙醇电氧化中CO2选择性的方法具有重要意义。
通过原位红外光谱检测和对比Pt/C，Pt1Au1/C的乙醇电氧化过程中的产物和选择性变化，发现Pt1Au1/C的电子效应和位点效应直接影响了中间物种的吸附构型和OH物种覆盖率，从而改变了EOR的CO2选择性。将二阶导数寻峰和高斯拟合相结合，提出了一种通用有效的基于乙醇电氧化循环伏安曲线的分峰拟合方法，作为评价乙醇电氧化的二氧化碳选择性的分析技术，这种方法在实际应用中，在双电层对总电流的贡献比较小，反应不受传质控制，且有原位技术对反应中间体指认(或文献上的中间体指认)的基础上，这个方法具有可靠的和普适性。
文章链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s11426-022-1420-2
