阳离子交换膜燃料电池可能作为氢能器件的代替。但是碱性电解液的氢氧化反应速率非常缓慢，这严重阻碍阳离子交换膜燃料电池的发展。

有鉴于此，香港科技大学邵敏华、宁波东方理工学院M. Danny Gu等报道通过在不同煅烧温度还原Pt和Ru，从而得到核壳结构并且尺寸<3 nm的Pt@Ru纳米粒子催化剂，表现优异的氢氧化性能。

主要内容：

（1）

这种通过不同煅烧温度的合成方法避免复杂的反应步骤，避免了需要使用有机合成的问题，合成的核壳结构原子来源能够追溯。合成的Pt@Ru电催化剂的尺寸仅为~2.5 nm，电化学表面积高达166.66 m² g_Pt+Ru^-1，根据（Pt+Ru）标定的交换电流密度分别达到Pt/C的8.0倍和5.8倍，这个催化活性是目前见诸报道的旋转圆盘电极最好的结果。

（2）

将Pt@Ru电催化剂组装到膜电极器件中，实现了高达1.78 W cm^-2的峰值功率密度（0.152 mg_Pt+Ru cm_anode^–2），该性能比PtRu/C的性能（1.62 W cm^–2, 0.211 mg_Pt+Ru cm_anode^–2）更好。

这种优异的催化活性来自Ru向Pt的电子转移，以及超小尺寸的纳米粒子能够改善催化反应的传质。这项工作展示了一种通过简单浸渍方法合成超小尺寸核壳纳米催化剂的方法，有助于理解PtRu纳米粒子以及其他原子结构不规则的合金纳米粒子原子结构。

参考文献

Fei Yang, Yian Wang, Yingdan Cui, Xuming Yang, Yuanmin Zhu, Catherine M. Weiss, Menghao Li, Guangyu Chen, Yushan Yan, M. Danny Gu*, and Minhua Shao*, Sub-3 nm Pt@Ru toward Outstanding Hydrogen Oxidation Reaction Performance in Alkaline Media, J. Am. Chem. Soc. 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c08908

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08908