随着环境污染和能源短缺问题的日益突出，燃料电池和金属空气电池作为清洁能源近年来得到了广泛的研究。铂基纳米复合材料广泛应用于燃料电池和金属空气电池的阴极氧还原反应。然而，铂的高成本、稀缺性以及稳定性差，极大地限制了其大规模的商业应用。因此，设计开发高效、耐用、低Pt含量的ORR催化剂至关重要。制备Pt和其他过渡金属（M）合金催化剂的方法不仅可以降低Pt含量，而且还可以通过调节Pt-氧中间体的结合强度，通过配体和应变效应提高ORR活性，例如PtFe，PtCo，PtNi。其中，一些研究表明，将无序合金转变为有序的金属间化合物可以有效地提高PtM催化剂的稳定性。PtM金属间化合物的大生成焓和强Pt(5d)-M(3d)耦合作用是提高催化剂稳定性的关键。到目前为止，PtM金属间纳米颗粒通常是预先单独制备的，然后与碳载体(通常是炭黑)复合。然而，炭黑的非晶结构往往会导致导电性低和电催化腐蚀，而且它在燃料电池环境中热稳定性较差。此外，PtM金属间纳米颗粒对炭黑的附着和电接触较弱。

有鉴于此，浙江大学材料彭新生教授等人，提出了一种通过对Pt-Fe共官能化ZIF-8进行简单热处理来制备Fe₃Pt金属间化合物@N掺杂介孔碳（Fe₃Pt/N@C）的新方法。

本文要点

1）通过固体限域生长过程，[PtCl₄]^2-离子被封装到ZIF-8的孔中，而Fe离子则通过替换ZIF-8中的部分Zn而被引入。随后的热解促进了Pt和Fe的扩散，形成了Fe₃Pt金属间化合物。

2）商用20％Pt/C催化剂相比，所制备的Fe₃Pt/N@C在碱性介质中具有优异的ORR活性，较高的质量活性和较低的Pt负载量以及更好的稳定性。

3）Fe₃Pt/N@C优异的ORR活性归因于以下协同作用:1)金属间Fe₃Pt相与含O反应中间体的结合略有减弱，从而显著提高了ORR的催化活性。高温碳化过程中较高的混合焓有利于Fe₃Pt金属间化合物晶体结构的稳定。2) ZIF-8衍生的介孔碳载体表面积高，石墨化程度高，石墨N和吡啶N的活性位点丰富，是理想的导电载体，促进了ORR。

总之，该工作提出了一种通过直接热解Pt-Fe共官能化ZIF-8，制备N掺杂介孔碳负载Fe₃Pt金属间化合物纳米粒催化剂的新方法，为金属间化合物电催化剂的开发提供了一种新的思路。

参考文献：

Danke Chen et al. Fe3Pt Intermetallic nanoparticles anchored on N-doped Mesoporous Carbon for Highly Efficient Oxygen Reduction Reaction Chem. Commun., 2020.

DOI: 10.1039/D0CC00895H

https://doi.org/10.1039/D0CC00895H