直接甲醇燃料电池（DMFC）能够将甲醇中的化学能直接转化为电能，具有能量密度高，燃料来源丰富，便于携带等优点，作为移动电源应用前景广阔。然而，DMFC阳极甲醇氧化反应（MOR）动力学慢、电极催化剂铂易受MOR中间产物CO毒化，成为该电池发展的瓶颈。将太阳能与燃料电池耦合，为加快电极反应动力学，提高电池性能提供了一条有效途径。

近期，材料学院泰山学者姜鲁华团队在光耦合甲醇氧化反应电催化方面取得进展，相关成果以“Plasmon-enhanced photocatalysis coupling electrocatalysis steering methanol oxidation toward a CO-free dominant pathway”为题，发表在国际顶级催化期刊ACS Catalysis上（影响因子13.084，ACS Catalysis, 2021, 11, 13160）。该工作以青岛科技大学为第一单位，材料学院姜鲁华教授、刘静副教授为共同通讯作者，材料学院2019级硕士研究生谢兴明为第一作者。

在该工作中，研究人员利用Ag纳米粒子具有局域等离子体共振效应（LSPR）这一特性，首次在Ag/Ag_0.333V₂O₅光半导体表面负载了Pt纳米粒子，得到Pt/Ag/Ag_0.333V₂O₅光电催化体系。系统的研究表明，在该体系中，Ag_0.333V₂O₅表面吸附态OH_ad物种（光生空穴活化水所形成）显著促进了甲醇在Pt表面的脱氢过程；Ag的LSPR效应则促进光生电子向Pt转移，致使甲醇在富电子的Pt表面经连续脱氢生成甲醛-甲酸-CO₂，避免了CO_ad这一毒性中间体的生成，从而降低了MOR的表观活化能，提高了甲醇氧化效率。该工作首次揭示了LSPR促进MOR反应中光电催化耦合机制，为设计高效MOR光电催化剂提供了新策略。

该项研究获得国家自然科学基金、山东省重点研发计划和山东省泰山学者计划等项目的资助。

全文链接：https://doi.org/10.1021/acscatal.1c03756

甲醇氧化反应光电催化耦合机制