钯是甲醇氧化反应中具有高活性的元素之一。Pd催化剂的催化性能高度依赖于其暴露的活性位点、原子排列以及可调节的电子结构。由于Pd 催化剂与CO中间体的强亲和力，Pd催化剂容易中毒导致催化活性和稳定性降低，严重限制了其商业化应用。

近日，中国科学院化学研究所李玉良院士、惠兰副研究员，利用石墨炔结构中sp-C与氯原子键合，在三维海胆状钯纳米催化剂(Pd-UNs/Cl-GDY)引入了富缺陷结构、低配位数以及拉伸应变，调控了钯原子排列方式并用于高效催化甲醇氧化。利用该制备方法成功合成面心立方和六方密堆积晶体催化剂缺陷库。

三维富缺陷结构钯纳米颗粒在催化甲醇氧化反应中具有独特优势。首先，富缺陷结构既可以提高电化学活性面积又可通过降低配位数提升中间体吸附性。其次，原位红外结果显示该催化剂通过促进CO中间体氧化来降低CO对催化剂的毒化作用，区别于目前报道催化剂通过降低CO与催化剂的吸附性来实现催化剂的抗CO 中毒。

同时，理论计算结果表明该结构通过调节催化剂的d带结构，并且在催化反应路径中更易生成COOH*而促进CO中间体氧化成CO2，与原位红外结果一致。

利用石墨炔独特的sp-C与Cl 原子键合，制备了具有高密度、富缺陷结构、低配位数和拉伸应变的三维海胆状钯纳米颗粒，用于高效催化甲醇氧化。该工作提供了一种有效的策略合成一系列具有高密度、富含缺陷结构、低CN 和拉伸应变的纳米结构催化剂。

论文信息：

Defect Rich Structure Activated 3D Palladium Catalyst for Methanol Oxidation Reaction

文章的第一作者为中科院化学所的硕博研究生张雪婷。

Angewandte Chemie International Edition https://doi.org/10.1002/ange.202308968