氢经济的增长极大促进了对氢动力质子交换膜燃料电池（PEMFC）耐久性的研究，研究表明，其性能在很大程度上受到阴极载体降解的影响。

近日，韩国科学技术院Sung Jong Yoo，韩国仁荷大学Yongsug Tak报道了通过退火法合成了含Ti³⁺离子、氧空位和Ti-X键（X=O，OH，N，C）的富含Ti³⁺离子，N，C共掺混合相TiO₂纳米粒子，其禁带宽度比纯TiO₂的带隙要小，是一种耐用的PEMFC阴极载体。

文章要点

1）通过调节掺杂剂（尿素）的加入量来控制掺杂程度，而缺陷位点的丰富增强了Pt / N，C掺杂的TiO₂的金属-载体相互作用（即Pt-Ti键合），已证实Pt/N，C掺杂的TiO₂最突出的Pt⁰峰相对于Pt/C的键合能得到有效的降低（0.96 eV）。

2）载体的电化学性能测试表明，其具有高氧还原反应活性和优异的耐久性。特别是，在单电池测试中观察到最大功率密度仅降低4％（在相同条件下，Pt/C约为52％），并且在PEMFC实际工作条件下具有高耐久性。

研究结果突出了TiO₂作为电催化剂载体的巨大潜力，为高性能氢燃料电池的制造铺平了道路，并为建立氢经济社会做出贡献。

Eungjun Lee, et al, Tunable synthesis of N,C-codoped Tⁱ³⁺-enriched titanium oxide support for highly durable PEMFC cathode, ACS Catal., 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c02570

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02570