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具有铂皮肤的镶嵌纳米枝晶的铂钴纳米框架结构的高稳定性催化剂用于氧还原电催化


▲第一作者：祝欣欣，黄磊       
通讯作者：Panagiotis Tsiakaras*， 沈培康*      
通讯单位：广西大学可再生能源材料协同创新中心      
论文DOI：
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.119460   

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首文采用一种简单的一锅法合成了镶嵌纳米枝晶的铂钴纳米框架结构催化剂（Pt-Co ND-NF）。这种特殊结构是通过调节水的用量、混合溶剂油胺与油酸的比例、表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵的用量形成的。镶嵌纳米枝晶的铂钴纳米框架增强了对氧还原反应(ORR)的催化性能，在50,000个循环的加速耐久性测试(ADTs)中也显示出了较强的稳定性。

背景介绍


贵金属基纳米材料在催化领域具有很好的应用前景，其中铂基贵金属纳米催化剂在甲醇燃料电池和质子交换膜燃料电池（PEMFC）等燃料电池发展领域具有重要地位。铂是电催化领域不可缺少的催化剂，然而铂催化剂储量有限，成本高，严重阻碍了其广泛应用。为了解决这些问题，我们通过引入过渡金属元素钴和调控催化剂结构来减少铂的用量，提高制备的催化剂的质量活性和稳定性，制备出了一种铂含量低、催化活性好且耐久性强的催化剂。这也是在目前催化剂领域有很强战略性意义的课题。

目前，已经报道了很多结构形态开放的拥有良好的催化活性和稳定性的Pt基合金催化剂。铂基金属纳米框架材料以其高度开放的结构和极高的铂原子利用率大大地提高了电催化性能，同时也吸引了众多研究者。在以往的经验中，要合成框架结构一般的方法是进行酸处理，但是这种方法难以控制精细的形貌同时也比较复杂。此外关于铂钴纳米框架的报道也很少，主要原因有晶格失配导致难以形成合金、钴较其他金属更难被还原、铂和钴难以形成独特的异质结构以及铂钴多面体很难完全蚀刻得到纳米框架。基于以上原因，我们研究工作主要集中于铂钴纳米框架催化剂的制备及其催化性能研究。

本文亮点


我们这里首次采用一种简单而有效的方法合成了具有铂皮肤的镶嵌纳米枝晶的铂钴纳米框架。镶嵌纳米枝晶的铂钴纳米框架表现出增强的氧还原催化性能和很好的电化学稳定性，其质量活性(0.939 A mg<sub style="color: rgb(89, 89, 89); text-indent: 0em; caret-color: red; font-family: "Helvetica Neue", Helvetica, "Hiragino Sans GB", "Apple Color Emoji", "Emoji Symbols Font", "Segoe
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