汕头大学化学化工学院（碳中和未来技术学院）王小明教授团队在“燃料电池氧还原电催化”研究领域取得新进展。相关研究成果以“Facet-Orientated Pd Core Impels Quasi-Monolayer Pt Shell to Boost the Oxygen-Reduction Electrocatalysis”为题发表在化学材料领域一区期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》（影响因子9.224）。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.3c02141

实验成果介绍

“双碳”战略的重要任务之一就是降低交通运输中的碳排放。燃料电池作为一种零碳排放的电源技术，是理想的交通运输动力源。然而，燃料电池的商业化仍然缺乏高性能低成本的Pt基氧还原电催化剂。Pd核（Pd_c）支撑的准单原子层Pt壳(Pt_qms)可以实现每一个Pt原子在氧还原反应中的利用，但是其活性的提升方法依然较少。

该工作中，我们报道了通过循环伏安法处理Pd_c实现其（111）晶面的逐级调控（图1），来负载Pt_qms得到高性能的Pd_cPt_qms氧还原电催化剂（图2）。结果表明，（111）取向的Pd_c可以诱导Pt_qms形成适度压缩的键长，从而大幅提高氧还原性能（图3）。相比商业碳载铂催化剂（TKK,2.1nm）来说，本工作开发的Pd_cPt_qms的氧还原单位面积活性可提升4倍，单位质量活性可提升9倍。同时，根据得到的键长和活性关系，我们预测在最佳键长2.695 Å 的位置，Pd_cPt_qms的氧还原单位面积活性可提升约6倍以上，质量活性可提升约14倍。此工作不仅明确提出并证明了一种有效提升Pd_cPt_qms电催化氧还原性能的方法，而且精准预测了Pd_cPt_qms理想结构和最佳性能的目标。该研究为开发高性能低成本的氧还原电催化剂并最终实现燃料电池商业化提供了重要的科学参考价值。

该论文的主要作者为研究生董艳、刘洋，本科生何媛媛、陈卓垚、陈静。日本京都大学内本喜晴教授和立命馆大学折笠有基教授为本实验相关同步辐射测试提供支持。该工作得到了国家自然科学基金等项目资助。

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