美开发高效、超稳定低Pt电催化剂

      10月7日，据Nature Materials期刊网站消息，美国普林斯顿大学Bruce E. Koel教授和密歇根州立大学Jose L. Mendoza-Cortes教授团队开发了一种高效、超稳定低铂电催化剂合成方法，基于该方法制备的缺陷二硒化铂（DEF-PtSe₂）电催化剂有望代替商业电催化剂铂炭（Pt/C）应用于燃料电池。相关研究成果以“Reaction-driven restructuring of defective PtSe₂ into ultrastable catalyst for the oxygen reduction reaction”为题发表在《Nature Materials》期刊上。

高效耐用的阴极氧还原反应（ORR）催化剂决定了燃料电池的成本、输出功率和使用寿命，是实现燃料电池大规模商业化应用的关键。铂的硫族化合物（PtM₂，M=S、Se、Te）具有铂用量低、电子迁移率高和活性位点丰富的优点，有望替代商用ORR催化剂Pt/C。基于此，Bruce E. Koel和Jose L. Mendoza-Cortes研究团队开发了一种在氧饱和电解质中通过电化学循环重组缺陷二硒化铂（DEF-PtSe₂），从而合成高效稳定的ORR催化剂的方法。经过4.2万次循环后，DEF-PtSe₂的比活性和质量活性分别是商用Pt/C电催化剂的1.3倍和2.6倍。即使在12.6万次循环后，DEF-PtSe₂仍能保持优越的ORR性能，衰减极小。基于杂化密度泛函理论的量子力学计算表明，铂纳米颗粒和DEF-PtSe₂表面顶端活性位点的协同作用提高了催化性能。该研究表明DEF-PtSe₂具有作为耐用ORR电催化剂的潜力，并为基于铂的硫族化合物的先进催化剂设计提供了启示。