氢能是未来最理想的一种清洁能源。氢燃料电池汽车以氢气为燃料，能量转化效率高，清洁零排放，是未来新能源清洁动力汽车的主要发展方向之一。然而氢燃料电池汽车的推广目前仍然困难重重，其中一个关键难题是氢燃料电池电极的CO中毒问题。现阶段，氢气主要来源于甲醇和天然气等碳氢化合物的水蒸汽重整、水煤气变换反应等，通常含有0.5％~2％的微量CO。作为氢燃料电池汽车的“心脏”，燃料电池电极极易被CO杂质气体毒化，从而致使电池性能降低和寿命缩短，严重限制了该类汽车的推广。富氢氛围CO优先氧化（PROX）是车载去除氢气中微量CO的最理想方式。然而现有PROX催化剂工作温度相对较高（室温以上）且区间窄，无法在寒冷条件下为氢燃料电池频繁冷启动过程中提供有效保护。

针对该技术难题，中国科学技术大学路军岭教授、韦世强教授与ICQD成员杨金龙教授等课题组密切合作，利用原子层沉积技术（ALD），首次设计出一种新型Fe1(OH)x-Pt单位点界面催化剂结构（图1），并在低温高效去除氢气中微量CO制备高纯氢气方面取得突破性进展。研究成果以“Atomically dispersed iron hydroxide anchored on Pt for preferential oxidation of CO in H₂”为题，于2019年1月31日在线发表在国际权威期刊《Nature》上。

图1.Fe₁(OH)x-Pt单位点界面新型催化剂结构模型示意图。这里蓝色、黄色、红色、白色小球分别代表铂、铁、氧和氢原子。

该工作中，杨金龙教授课题组理论计算确定了Fe1(OH)₃在Pt表面上的空间构型，证实Pt颗粒表面上形成的Fe₁(OH)x-Pt单位点界面是其催化活性中心，并揭示了其催化反应机理：吸附的CO首先进攻其中一个OH，形成COOH表面中间物种；此后，O₂在该界面处以极低的势垒活化；形成的原子O随后进攻COOH，最终生成CO₂。

众所周知，金属—氧化物界面在众多催化反应中起着至关重要的作用。该工作为人们设计高活性金属催化剂提供了一新思路。

该项研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家基础科学中心项目、瑞典瑞典研究协会和克努特和爱丽丝布•瓦伦堡基金会的支持，并由衷地感谢北京同步辐射、上海同步辐射、合肥国家同步辐射中心以及瑞典Max-lab等国家实验室为该项研究提供的宝贵机时。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0869-5