孙世刚院士团队 ACS Catal：双壳限域策略！增强 ORR 耐久性！
文摘
2024-10-31 12:29
中国香港
开发具有增强的氧还原反应 (ORR) 活性和稳定性的 Pt 基催化剂对于燃料电池应用至关重要。在燃料电池中长期暴露于酸性环境中的 Pt-M（M = Fe、Co、Ni、Cu 等）催化剂会遭受过渡金属的浸出，从而加速催化剂的降解。1. 在这里，作者提出了一种双壳限域策略，通过在 Pt 表层下引入富 Ti 层来稳定 ORR 催化剂。该设计旨在防止 Fe 原子的浸出，从而保护内部 PtFeTi 金属间结构。Ti 的耐酸性和耐腐蚀性使其可以充当物理保护层，抑制 Fe 的浸出并稳定内部 PtFeTi 金属间化合物的有序结构。2. 密度泛函理论计算支持 Ti 层可以有效提高 Fe 的空位形成能，从而增强结构稳定性。双壳层L10-PtFe0.6Ti0.4/P–C催化剂的质量活性（MA）高达1.04 A mgPt–1，即使经过30,000次电位加速耐久性试验，MA也仅下降13.5％。3. 作为燃料电池阴极催化剂，其峰值功率密度达到1.10 W cm–2，30,000次电位循环后，0.8 A cm–2的电压降仅为14 mV。这些性能指标超过了DOE 2025目标，也超过了许多代表性催化剂的稳定性数据。此外，这种双壳层限制策略也适用于PtCo基和PtNi基催化剂，证明了其广泛的适用性。Double-Shell Confinement Strategy Enhancing Durability of PtFeTi Intermetallic Catalysts for the Oxygen Reduction Reaction
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.4c04779
