氫能是未來最理想的一種清潔能源。氫燃料電池汽車以氫氣為燃料，能量轉(zhuǎn)化效率高，清潔零排放，是未來新能源清潔動力汽車的主要發(fā)展方向之一。然而氫燃料電池汽車的推廣目前仍然困難重重，其中一個關(guān)鍵難題是氫燃料電池電極的CO中毒問題?，F(xiàn)階段，氫氣主要來源于甲醇和天然氣等碳氫化合物的水蒸汽重整、水煤氣變換反應(yīng)等，通常含有0.5％~2％的微量CO。作為氫燃料電池汽車的“心臟”，燃料電池電極極易被CO雜質(zhì)氣體毒化，從而致使電池性能降低和壽命縮短，嚴(yán)重限制了該類汽車的推廣。富氫氛圍CO優(yōu)先氧化（PROX）是車載去除氫氣中微量CO的最理想方式。然而現(xiàn)有PROX催化劑工作溫度相對較高（室溫以上）且區(qū)間窄，無法在寒冷條件下為氫燃料電池頻繁冷啟動過程中提供有效保護。 

　　針對該技術(shù)難題，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)路軍嶺教授、韋世強教授、楊金龍教授等課題組密切合作，研究人員利用原子層沉積技術(shù)，首次在SiO₂擔(dān)載的Pt金屬納米顆粒表面上精準(zhǔn)構(gòu)筑出單位點Fe₁(OH)_x物種，進而形成了一種新型的Fe₁(OH)_x-Pt單位點界面催化劑結(jié)構(gòu)。在富氫氛圍一氧化碳氧化反應(yīng)中，他們利用該催化劑首次在-75°C至110°C的超寬溫度區(qū)間，成功實現(xiàn)了100%選擇性地一氧化碳完全去除，突破了現(xiàn)有的一氧化碳氧化反應(yīng)中，催化劑工作溫度高和溫區(qū)窄的兩大瓶頸限制，為解除氫燃料電池一氧化碳“中毒休克”危機，延長電池壽命，拓寬電池使用溫度環(huán)境以及其民用推廣等方面掃清了重大障礙。研究成果以“Atomically dispersed iron hydroxide anchored on Pt for preferential oxidation of CO in H₂”為題，于2019年1月31日在線發(fā)表在國際權(quán)威期刊《Nature》上（Nature, 565, 631-635, 2019）。 

　　該工作中，研究人員利用在北京同步輻射裝置1W1B-XAFS實驗站搭建的原位X-射線譜學(xué)平臺，發(fā)現(xiàn)Fe₁(OH)_x物種在催化反應(yīng)氣氛中的結(jié)構(gòu)是Fe₁(OH)₃，Fe₁原子與Pt納米顆粒表面Pt原子形成Fe₁-Pt的金屬鍵，并且驚奇地發(fā)現(xiàn)該物種具有超高還原特性，在室溫就實現(xiàn)氫氣還原生成Pt-Fe₁(OH)₂，確定了在Pt顆粒表面上形成的Pt-Fe₁(OH)₃單位點界面是其催化活性中心，揭示了其催化反應(yīng)機理。 

　　金屬—氧化物界面在眾多催化反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。該工作為人們設(shè)計高活性金屬催化劑提供了一新思路。