具有高能量密度的质子交换膜燃料电池(PEMFC)被认为是一种有前途的能量转换技术，其能够高效地将氢转化为电能，并且只产生无污染的水。由于氧还原反应(ORR)动力学缓慢，阴极催化剂的活性和耐久性决定了PEMFC的性能和寿命。负载在导电碳载体上的纳米Pt粒子已被证明可以提高ORR动力学。然而，Pt基阴极催化剂的高成本和低耐久性限制了PEMFC的大规模商业化。因此，有必要投入相当大的努力来开发高活性的Pt基纳米颗粒以促进质量活性和防止金属降解，但这仍然具有挑战性。
近日，武汉理工大学唐浩林和佛山仙湖实验室孟子寒等利用简单的气相沉积法制备了Te-C载体，并提出了一种Te锚定策略，成功合成具有强热稳定性和电化学稳定性的Pt3Co/Te-C催化剂。电子和配位结构表征以及密度泛函理论(DFT)的计算表明，Pt 4f和Co 2p在Pt3Co/Te-C中的结合能发生了正向移动，促进了Pt-Te键的形成，进而增强了金属-载体相互作用，这有助于在高温退火过程中抵抗烧结和反应过程中保持稳定。同时，对Pt电子结构的调整优化了*OH的解吸，从而促进了Pt3Co/Te-C的效能。性能测试结果显示，在平均尺寸为3.9 nm的Te-C载体上，电子结构得到修饰的Pt3Co i-NPs在H2-O2燃料电池中具有较高的活性(质量活性为0.50 A mgPt-1，功率密度为2.32 W cm-2@4 A cm-2)。值得注意的是，在旋转圆盘电极(RDE)测试中，经过100000次循环后比活度保持率为1.5%，材料的形貌几乎没有改变；在膜电极组件(MEA)中，经过30000次循环后，质量活性保持率为74%，L12有序结构完整。总的来说，该项工作介绍了一种有效的耐热杂原子锚定策略，为今后开发用于质子交换膜燃料电池的高活性和耐久性的Pt基催化剂提供了设计思路。Thermostable tellurium anchoring enabling robust thermal and electrochemical stability for Pt3Co intermetallic fuel cell catalysts. Advanced Functional Materials, 2024. DOI: 10.1002/adfm.202408383
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