JACS：氧空位介导合成有序 Pt 合金纳米粒子，增强燃料电池性能！
文摘
2024-10-24 08:00
中国香港
预计 Pt 基金属间化合物将成为质子交换膜燃料电池中氧还原反应 (ORR) 的高活性催化剂，但在可控合成原子间有序超细金属间纳米粒子方面仍面临巨大挑战。1. 在此，作者提出了一种通过机械合金化实现氧空位介导的原子扩散策略，以降低原子间无序到有序转变的能垒，并通过强 M–O–C 键抵抗颗粒间烧结。这种合成产生了一种纳米级核/壳结构，其特征是原子间有序的 PtM 核和厚度为 2 到 3 个原子层的 Pt 壳，并且可以扩展到多组分 PtM（M = Co、FeCo、FeCoNi、FeCoNiGa）体系。2. 压缩应变引起的 Pt 外壳中的电子富集导致费米能级以下反键轨道占据增强，并加速 OH* 解吸动力学。优化后的 PtCo–O/C-6 催化剂在燃料电池中表现出优异的 ORR 活性（质量活性 = 1.28 A mgPt–1，无补偿的电压 0.9 V下，峰值功率密度 = 2.38/1.25 W cm–2，H2–O2/–空气中）和耐久性（空气条件下 50 小时内活性损失约 1%），总 Pt 负载量为 0.1 mgPt cm–2。3. 此外，作者建立了系统相关性，以阐明氧空位下高度有序的金属间催化剂的形成机制。这项研究为大规模生产高度有序和纳米级 Pt 分散的金属间催化剂提供了一种通用方法。Oxygen Vacancy-Mediated Synthesis of Inter-Atomically Ordered Ultrafine Pt-Alloy Nanoparticles for Enhanced Fuel Cell Performance
Fantao Kong Yifan Huang Xu YuMin Li Kunming Song Qiuyun Guo Xiangzhi Cui* Jianlin Shi*
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c07185
