燃料电池被认为是替代现有传统能源系统实现可持续发展的一种很有前途的选择。氧还原反应（ORR）是燃料电池和金属-空气电池中非常重要的电化学反应。由于ORR具有复杂的四电子过程，因此寻找高效的电催化剂来促进缓慢的ORR动力学至关重要。目前最先进的ORR催化剂主要是基于碳负载的铂（Pt）基催化剂。不过，在严重的电化学操作下，Pt纳米颗粒通常会发生溶解和迁移，同时碳载体在高工作电位和低pH下极易受到腐蚀和氧化。因此，除了开发各种纳米结构的Pt基合金催化剂外，升级新型碳载体，如石墨烯，对于通过提高其耐腐蚀性来提高活性和耐久性同样至关重要。

近日，华中科技大学夏宝玉教授报道了提出了一种在金属-氮-石墨烯中生长的Pt合金的可扩展和简便的熔盐合成方法。该集成电催化剂由氮掺杂石墨烯纳米片包裹的Pt合金组成，并密集地嵌入原子分散的金属-氮基团。

文章要点

1）得益于Pt纳米合金在金属-氮-石墨烯纳米片（NGNS）中的协同整合，所得到的复合催化剂对ORR表现出良好的活性和稳定性，具有1.29 A mg_Pt^-1的高氧还原活性和超过30000次电位循环的优异耐久性。

2）研究发现，由于强烈的金属-载体相互作用，石墨烯包裹的Pt纳米合金的催化剂纳米结构提供了强大的抗纳米颗粒迁移和腐蚀的能力。同样，先进的表征和密度泛函理论(DFT)计算表明，Pt-Co合金与金属-氮-石墨烯活性中心的相互作用导致吸附能减弱，氧中间体的活化能降低，从而提高电催化ORR性能。

所提出的先进设计理念和可扩展合成方法有望加速高效低Pt电催化剂的开发。

参考文献

Shahid Zaman, et al, Scalable Molten Salt Synthesis of Platinum Alloys Planted in Metal-Nitrogen-Graphene for Efficient Oxygen Reduction, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202115835

https://doi.org/10.1002/anie.202115835