尽管大量文献表明，在0.9 V电压下，Pt合金催化剂可以替代纯Pt催化剂，但如果要在燃料电池应用中需要达到较高的电流密度，则还需要更高的催化活性。

有鉴于此，帝国理工学院Anthony Kucernak教授等人合作，提出了一种新开发的电化学技术，在高电流密度（0.65 V vs RHE）和典型的〜0.9 V（vs RHE）时，比较了具有不同粒径的，初始组成为Pt_4-xCo_x/C的一系列催化剂的性能。

本文要点

1）从0.9 V变为0.65 V，发现Pt/C催化剂的电流密度最多增加80倍，而对于PtCo合金催化剂，当从0.9 V变为0.65 V时随着Co含量的增加，电流密度降低。他们结合高低电位下的位阻物质的动力学模型已用于解释这种变化。尽管发现脱合金催化剂在低电流密度下（〜0.9 V vs. RHE）具有更高的质量活性，但在高电流密度下（〜0.65 V vs. RHE），它们不再具有像2.1 nm Pt颗粒催化剂的活性。

2）然而，对于具有相等粒径的两种催化剂，脱合金含钴催化剂的质量活性在燃料电池的正常工作电势下仍然较高。根据这一结果，预测在0.65 V时，由3.8 nm CoPt@Pt_1ML颗粒组成的催化剂将表现出最佳的质量活性。

3）此外，在氢吸附区（0-0.4 V vs RHE）中纯Pt纳米颗粒的氧还原反应（ORR）的循环伏安测试（CV）期间观察到两个峰，这些峰与对ORR具有不同反应活性的表面位点相关。

总之，该工作详细研究了催化剂的粒径与高电流密度下的固有氧还原反应活性的关系，对于ORR催化剂的设计开发具有重要的指导意义。

参考文献：

Christopher Zalitis et al. Electrochemical Measurement of Intrinsic Oxygen Reduction Reaction Activity at High Current Densities as a Function of Particle Size for Pt_4–xCo_x/C (x = 0, 1, 3) Catalysts. ACS Catal., 2020.

DOI: 10.1021/acscatal.9b04750

https://doi.org/10.1021/acscatal.9b04750