Nature Materials：大规模合成用于燃料电池的金属间纳米晶体

NavyLIu

2024-05-24

结构有序L1₀-PtM（M = Fe、Co、Ni等）金属间纳米晶体具有化学有序的结构和较高的稳定性，是用于燃料电池的高效电催化剂之一。然而，高温（>600 °C）退火处理会导致严重的颗粒烧结、形态变化和低有序度，这使其在实际燃料电池应用中很难以克级规模制备出所需高Pt含量的PtM金属间纳米晶体。北京大学郭少军、华中科技大学李箐报道了大规模合成用于燃料电池的金属间纳米晶体。

本文要点：

1) 作者发现，M′的引入可以将有序温度降低到极低的温度（≤450 °C），从而制备出高Pt含量（≥40 wt%）的L1₀-Pt-M-M′金属间纳米晶体，并能以10克规模进行生产。此外，作者通过X射线光谱研究、原位电子显微镜和理论计算揭示了低温下Sn促进有序化过程的基本机制，包括通过Sn掺杂削弱键强度，并降低Ea以促进低配位表面自由原子的形成和快速扩散，从而促进随后的L1₀成核。

2) 此外，40%的L1₀-Pt₅₀Ni₃₅Ga₁₅/C催化剂在 0.7  V时具有1.67 A cm^-2的电流密度，并且在90000次循环后仍保持80%的电流密度，这超过了美国能源部的性能指标，是质子交换膜燃料电池的最佳阴极电催化剂之一。

参考文献：

Jiashun Liang et.al Metal bond strength regulation enables large-scale synthesis of intermetallic nanocrystals for practical fuel cells Nature Materials 2024

DOI: 10.1038/s41563-024-01901-4

https://doi.org/10.1038/s41563-024-01901-4