汽车质子交换膜燃料电池(PEMFC)的高昂成本一直是其作为内燃机汽车替代品的商业应用的障碍，但可以通过显著提高不可替代的铂(Pt)的利用率来部分克服这一问题。

有鉴于此，北京化工大学王峰教授和刘景军教授等人，通过工业上可扩展的重复UV辐照方法，制备了具有1~43个原子范围内原子精确可控的Pt催化剂，其由白萝卜衍生的自制碳负载而没有任何配体。

本文要点

1）首先通过重复的紫外线辐照方法制造了原子精度（<1 nm）的亚纳米级Pt，该铂稳定在具有丰富多孔结构的自制萝卜衍生碳（RC）上，而无需工业上进行的后期物理或化学处理。

2）与以Pt–N₄，八面体Pt₆和二十面体Pt₁₃形式存在的孤立Pt₁相比，具有较高金属配位数的有序Pt₄₃簇（〜0.75 nm）显示出更高的氧还原反应性能，其质量活性比最先进的Pt/C催化剂高出1036%，与美国能源部2020年目标(0.44 A mg_Pt^-1)相比增加了约3.3倍。

3）Pt原子的利用率高达94.7％，远高于Pt（2 nm，56％），能够进一步减少PEMFC所需的铂含量。此外，由于在紧密堆积的簇中更强的原子相互作用而提高了Pt空位形成能，因此簇具有出色的稳定性。对于纯Pt，首先提出了对d带中心的明显应变效应，而没有像第二种金属这样的配体产生畸变。

总之，通过将原子尺寸改变为亚纳米级的Pt团簇，为设计高效的铂族金属（PGM）催化剂开辟了新的视野。

参考文献：

Jing Zhao, et al. Subnanoscale Platinum by Repeated UV Irradiation: From One and Few Atoms to Clusters for the Automotive PEMFC. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021.

DOI: 10.1021/acsami.0c20935

https://doi.org/10.1021/acsami.0c20935