湖南大学Nature Commun：MoAu双掺杂增强PtNi的ORR性能

纳米技术

2024-01-14

提高PtNi合金催化剂的ORR稳定性是改善燃料电池性能的关键。人们发现特定元素的掺杂是改善ORR性能比较合理的方法，但是目前对于掺杂元素如何显著增强PtNi的稳定性并不清楚。有鉴于此，湖南大学黄宏文等研究常用掺杂元素Mo和Au稳定PtNi纳米线催化剂的作用。

本文要点：

（1）

我们通过实验表征和DFT理论计算，说明Mo和Au稳定PtNi纳米线催化剂的机理。研究发现Ni-Mo和Pt-Au的原子轨道相互作用非常强，Mo掺杂能够阻碍表层Ni原子的扩散，Au掺杂能够改善次表面Pt原子层的稳定性。通过原子尺度Mo和Au掺杂作用的理解和认识，我们将Mo和Au两种掺杂剂引入PtNi并理性设计PtNiMoAu纳米线催化剂。

（2）

理性设计的PtNiMoAu纳米线电催化剂组装的燃料电池表现更好的催化活性和更好的催化持久性，性能超越美国能源部2025年的目标。PtNiMoAu纳米线催化剂在老化测试中进行80000圈后的质量活性损失达到16.2 %。将PtNiMoAu用于燃料电池，在30000圈循环过程的H₂-O₂电池质量活性保留77.4 %，H₂-Air电池的电压降仅为25 mV。

参考文献

Gao, L., Sun, T., Chen, X. et al. Identifying the distinct roles of dual dopants in stabilizing the platinum-nickel nanowire catalyst for durable fuel cell. Nat Commun 15, 508 (2024)

DOI: 10.1038/s41467-024-44788-0

https://www.nature.com/articles/s41467-024-44788-0