与氢燃料电相似，可充锌空电池充放电过程中在空气侧电极分别发生的氧析出反应（OER）/氧化还原反应（ORR）动力学非常缓慢。虽然Pt、Ir等贵金属电催化剂对ORR/OER具有较高的催化活性，但其昂贵的价格和严重稀缺的资源限制了可充锌空电池的发展。因此，急需一种高效、价格低廉且资源丰富的非贵金属催化剂作为替代。设计开发在酸性介质中具有高效氧还原和析氧反应(ORR和OER)催化性能的双催化剂是一个重大挑战。

有鉴于此，美国乔治亚理工学院夏幼南教授等人合作设计制备了一种基于立方型Pt₃₉Ir₁₀Pd₁₁纳米笼的高催化活性且高耐用性的双功能催化剂。其平均边长为12.3nm、多孔壁薄为1.0纳米、并且具有结构明确的{100}晶面。

本文要点

1）该三金属纳米笼在酸性介质中的性能优于所有报道的双功能催化剂，在16.8 µg_Pt+Ir+Pdcm^-2_geo的Pt-Ir-Pd负载下，ORR-OER的过电势差仅为704 mV。

2）当ORR为0.9 V时，与商用Pt/C和Pt-Pd纳米笼催化剂相比，该三金属纳米笼纳米催化剂的质量活性提高了0.52 A mg^-1_Pt+Ir+Pd（约为Pt/C和Pt‐Pd纳米笼催化剂的四倍和两倍），并大大提高了耐用性。

3）对于OER，三金属纳米笼催化剂在1.53 V时表现出优异的质量活性，为0.20 A mg^-1_Pt+Ir，分别是Pt/C和Pt-Pd纳米笼催化剂的16.7和4.3倍。这些性能的提高可以归因于纳米笼高度开放的结构，以及晶格中Ir和Pt原子之间可能的电子耦合。

总之，该工作设计制备了一种高活性、高稳定性的Pt₃₉Ir₁₀Pd₁₁纳米笼催化剂，为OER和ORR双功能催化剂的开发提供了一种新的思路。

参考文献：

Jiawei Zhu et al. Pt‐Ir‐Pd Trimetallic Nanocages as a Dual Catalyst for Efficient Oxygen Reduction and Evolution Reactions in Acidic Media. Advanced Energy Materials, 2020.

DOI: 10.1002/aenm.201904114

https://doi.org/10.1002/aenm.201904114