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厦大孙世刚院士团队ACS Nano新成果！

来源：时间：2024-01-02 15:39:43 浏览：655次

第一作者：Shuhu Yin

通讯作者：孙世刚院士、姜艳霞教授、张斌伟副教授

通讯单位：厦门大学、重庆大学

DOI: 10.1021/acsnano.3c08570.

研究背景

在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中，非贵金属电催化剂的成本过高，且非贵金属电催化剂的耐久性较差，严重限制了其实际应用。基于此，厦门大学孙世刚院士和姜艳霞教授、重庆大学张斌伟副教授等人通过气相沉积策略成功地制备了电子结合PtFe合金（PtFe-FeNC）的FeN₄活性位点，作为极低Pt负载（0.64 wt %）杂化电催化剂。PtFe合金与FeNC基体之间的强相互作用导致MA增加了12.9倍，并增强了稳定性。经过70000次循环后，PtFe-FeNC催化剂保持其性能，没有明显的降解。

文章要点

1、作者通过气相沉积策略成功合成了一种具有极低Pt负载（0.64 wt %）的PtFe-FeNC杂化催化剂，其中PtFe合金与FeN₄位点进行电子耦合。PtFe合金与FeNC基体之间的强相互作用导致MA增加了12.9倍，并增强了稳定性。经过70000次循环后，PtFe-FeNC催化剂保持其性能，没有明显的降解。超低负载Pt的掺杂使PtFe-FeNC催化剂在AST测试中比FeNC的寿命更大；在H₂-空气PEMFC中进行30000次电压循环后，P_max从51.7%下降到12.5%。

2、由于Pt纳米颗粒在ORR过程中显著抑制了FeN₄位点的损失率，从1.5‰循环到0.1‰循环，PtFe-FeNC的耐久性显著提高。同时Pt纳米颗粒抑制FeN₄浸出的机制可能是减少氧自由基和过氧化氢的形成，从而减少FeN₄和碳载体的降解。本工作强调了PtFe合金和FeN₄位点之间的电子耦合的重要性，这为提高燃料电池中铁/N/C催化剂的耐久性提供了另一种有效的方法。