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qiang0303

木虫 (正式写手)

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[交流] EES大作：细粒度和充分有序的金属间铂-铁催化剂显著提高催化活性和耐久性已有2人参与

进一步提高催化剂的催化活性和耐久性仍然是燃料电池商业化面临的主要挑战；
转自：储能帮
最近，中国科学技术大学的Xin Xin Du（通讯作者）和Yang He制备了尺寸为3.6nm且具有完全有序金属间结构的铂-铁颗粒，并在多孔碳（Pt-Fe@C）中俘获它们，以此来提高纳米催化剂对于氧还原反应（ORR）的性能和耐用性。这种氧还原反应的纳米催化剂在实际应用上比Pt/C商业催化剂的催化效果要高8-10倍。与其它相关文献中报道的金属间催化剂相比，这种催化剂具有最佳增强效果。加速耐久性测试已经引起有序结构发生微小变化，并且在恶劣的电化学条件下，成千上万的潜在周期也导致了轻微的活性损失。高活性和耐用性归因于晶粒度、纳米颗粒的有序结构及由该多孔碳提供的密闭效应。纳米颗粒(Pt-Fe@C)的应用对于性能优化，降低成本和提高燃料电池的实际应用是一种新策略。

总结，这项工作报告一个全新和简单的方法制备细粒度和较好分散地PtFe颗粒，具有完全
有序的fct结构。嵌入在无定型碳中的铁纳米颗粒对Pt的沉积伴有还原剂和成核剂的作用。由于碳载体多孔结构提供了一个限域效应，截留的Fe和Pt颗粒可以在900度转变为金属间相，且不会出现之前观察到的异常晶粒生长现象。在相同的测试条件下，与仅有Pt存在的催化剂和其他铂铁结构（Pt3Fe，Pt1.4Fe，PtFe1.8）的催化剂相比，在酸性介质中的ORR催化性能，完全有序的fct-Pt-Fe颗粒表现出最高的催化活性和持久性。这可能与有序PtFe的几何结构和电子结构有关，这种结构有益于增强催化性能，且在极端的电化学测试下，可以减少铁的腐蚀以及铂的溶解，从而增强了化学稳定性。这些实验结果表明，完全有序fct-PtFe颗粒夹带在多孔碳是一类全新的基于铂的催化剂，且拥有所需活性，耐久性，并在PEMFC的实际应用中减少了铂用量。

参考文献：Du, X. X.; He, Y.; Wang, X. X.; Wang, J. N., Fine-grained and fully ordered intermetallic PtFe catalysts with largely enhanced catalytic activity and durability. Energy Environ. Sci. 2016.

详见附件！

Fig. 1 化学组成和结构演变