燃料電池被認為是替代現(xiàn)有傳統(tǒng)能源系統(tǒng)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一種很有前途的選擇。氧還原反應(yīng)（ORR）是燃料電池和金屬-空氣電池中非常重要的電化學(xué)反應(yīng)。由于ORR具有復(fù)雜的四電子過程，因此尋找高效的電催化劑來促進緩慢的ORR動力學(xué)至關(guān)重要。目前最先進的ORR催化劑主要是基于碳負載的鉑（Pt）基催化劑。不過，在嚴重的電化學(xué)操作下，Pt納米顆粒通常會發(fā)生溶解和遷移，同時碳載體在高工作電位和低pH下極易受到腐蝕和氧化。因此，除了開發(fā)各種納米結(jié)構(gòu)的Pt基合金催化劑外，升級新型碳載體，如石墨烯，對于通過提高其耐腐蝕性來提高活性和耐久性同樣至關(guān)重要。

近日，華中科技大學(xué)夏寶玉教授報道了提出了一種在金屬-氮-石墨烯中生長的Pt合金的可擴展和簡便的熔鹽合成方法。該集成電催化劑由氮摻雜石墨烯納米片包裹的Pt合金組成，并密集地嵌入原子分散的金屬-氮基團。

本文要點：

1）得益于Pt納米合金在金屬-氮-石墨烯納米片（NGNS）中的協(xié)同整合，所得到的復(fù)合催化劑對ORR表現(xiàn)出良好的活性和穩(wěn)定性，具有1.29 A mgPt-1的高氧還原活性和超過30000次電位循環(huán)的優(yōu)異耐久性。

2）研究發(fā)現(xiàn)，由于強烈的金屬-載體相互作用，石墨烯包裹的Pt納米合金的催化劑納米結(jié)構(gòu)提供了強大的抗納米顆粒遷移和腐蝕的能力。同樣，先進的表征和密度泛函理論(DFT)計算表明，Pt-Co合金與金屬-氮-石墨烯活性中心的相互作用導(dǎo)致吸附能減弱，氧中間體的活化能降低，從而提高電催化ORR性能。

所提出的先進設(shè)計理念和可擴展合成方法有望加速高效低Pt電催化劑的開發(fā)。

Shahid Zaman, et al, Scalable Molten Salt Synthesis of Platinum Alloys Planted in Metal-Nitrogen-Graphene for Efficient Oxygen Reduction, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202115835

https://doi.org/10.1002/anie.202115835