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专业: 化学生物学与生物有机化学

[交流] 钼掺杂极大提升铂催化剂氧还原活性已有1人参与

对于质子交换膜(PEM)燃料电池来说，阳极和阴极的反应都需要用到催化剂来降低它们的电化学过电位(overpotential)。到目前为止，金属铂(Pt)由于良好的电催化活性，已经成为最普遍的选择。不过，铂价格过高，科学家们又通过制备铂与其它金属的二元合金来降低成本，铂-镍（Pt-Ni）合金就是其中之一。不过虽然铂-镍合金催化氧还原反应(Oxygen reduction reaction, ORR)活性还不错，但纳米结构中的镍元素会随着腐蚀性的氧还原反应条件逐渐消失，从而导致催化剂的耐久性不好，因此在实际应用中也并不常见。
最近，美国加州大学的研究人员利用“一锅法”在工业炭黑上制备高度分散Pt3Ni八面体，同时，在其表面掺杂了各种过渡金属得到M-Pt3Ni/C，其中M = V, Cr, Mn, Fe, Co, Mo, W, or Re。掺杂后的氧还原反应催化剂同时具有高反应活性和高耐久性，特别是其中的Mo-Pt3Ni/C，其表面比活性为10.3 mA/cm2，质量比活性为6.98 A/mgPt，分别是商用Pt/C催化剂的81倍和73倍。

研究人员使用Pt(acac)2和Ni(acac)2作为金属前体，炭黑作为支撑剂，DMF作为溶剂和还原剂，苯甲酸作为结构导向剂。掺杂剂前体Mo(CO)6与Pt(acac)2和Ni(acac)2一起加入Pt3Ni/C的DMF悬浮液中，随后在170℃下反应48小时，得到Mo-Pt3Ni/C。
DOI: 10.1126/science.aaa8765
Science 12 June 2015: vol. 348 no. 6240 pp. 1230-1234
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