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2025年12月13日，据英国的《自然-通讯》杂志报道，南京师范大学邱晓雨教授团队成功设计并制备了一种具有热响应功能的智能单原子催化剂——铑-钯（Rh-Pd）纳米片，利用氨基功能化的温敏聚合物（PNIPAM-NH2）作为“分子开关”，实现了对甲酸电氧化活性的可逆温度调控，在直接甲酸燃料电池（Direct Formic Acid Fuel Cell）中兼具高效催化与自动热保护的双重功能。
研究团队通过一锅水热法结合热分解工艺，将原子级分散的Rh位点锚定在温敏型Pd纳米片上，并成功保留了表面的聚合物层。该聚合物在低于最低临界溶解温度（35摄氏度）时呈亲水伸展状态，允许反应物接近催化活性位点；而当温度超过35摄氏度时，聚合物收缩并转化为疏水团聚态，覆盖活性位点，导致催化活性显著下降。结构表征证实Rh以单原子形式与氧配位存在于Pd纳米片表面，且与Pd基底存在强电子相互作用，共同促进甲酸直接氧化路径并抑制一氧化碳等毒性中间体的吸附与积累。在燃料电池测试中，该催化剂在35摄氏度时功率密度达到263.4毫瓦/平方厘米（mW/cm2），优于多数已报道催化剂在更高温度下的性能；当温度升至60摄氏度以上时，其功率密度急剧下降，实现了对电池的自动过热保护。该研究成果揭示了跨学科的材料设计与机理，为构建兼具高效、稳定与智能响应特性的电催化剂提供了重要范例。
来源：区域中心供稿
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