碳纳米材料负载的有序Pt合金电催化剂由于其独特的电子结构和几何结构所产生的催化性能，特别是在氧还原反应（ORR）中的催化性能，引起了人们的广泛关注。然而，用简单的方法制备均匀有序的Pt合金电催化剂仍充满极大的挑战。

近日，中科院福建物构所官轮辉研究员，福州大学詹红兵教授报道了采用两步直接退火法在单壁碳纳米角（SWCNH）上原位合成了具有一层薄的第一次退火处理期间由小的有机配体（即苯胺）的聚合和热解原位生成的掺氮碳（NC）外壳保护的均匀有序的PtFe合金纳米颗粒。

文章要点

1）在H₂气氛中二次退火9 h后，得到的样品（PtFe@NC/SWCNH（H₂-9h））在石墨化的SWCNH载体上呈现出均匀有序的面心四方结构（有序度>80%，平均尺寸为5.2 nm）。

2）实验结果显示，在不去除NC壳层的情况下，PtFe@NC/SWCNH（H₂-9h）样品表现出对ORR的高质量活性（0.9 V 下，达到1.53 A/mg_Pt）和比活性0.9 V下，达到3.61 mA/cm²），这得益于有序的fct-PtFe结构增强了电子相互作用。重要的是，得益于fct-PtFe有序的结构和NC壳层的保护，分别对Fe的浸出和纳米颗粒的聚集提供了很强的抑制作用，经过长期的稳定性测试，催化剂仍然保持着较高的催化活性。

3）研究人员还将该方法推广到制备不同有序的PtM或Pt₃M（M=Fe/Co）合金电催化剂。因此，这种简单、通用的碳壳包覆策略将有利于合成和应用各种高催化性能的金属间化合物Pt合金电催化剂。

参考文献

Suqiong He, et al, Direct Thermal Annealing Synthesis of Ordered Pt Alloy Nanoparticles Coated with a Thin N‑Doped Carbon Shell for the Oxygen Reduction Reaction, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.1c02434

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c02434