在Pt合金燃料电池催化剂的制备和结构有序化过程中，热退火是一个必不可少的过程，与Pt催化剂相比，它表现出更好的电催化活性，从而降低了Pt的使用量。然而，热退火通常会导致有害的颗粒烧结，这极大地降低了催化剂性能。虽然已经对单金属Pt催化剂的颗粒烧结机理进行了大量研究，但对控制Pt合金催化剂颗粒烧结的关键因素的了解还很少。

有鉴于此，清华大学深圳国际研究生院干林副教授报道了利用原位加热TEM和STEM结合电子能量损失谱（EELS）光谱成像，首次揭示了低铂合金催化剂碳负载型低铂合金催化剂（PtFe₃、PtCo₃和PtNi₃）在热退火过程中表面组成对粒子迁移-聚合的重要作用。

文章要点

1）研究人员以PtFe₃、PtCo₃和PtNi₃三种典型的碳负载低铂合金催化剂为例，系统地研究了原位热退火过程中颗粒尺寸分布的演变、详细的颗粒迁移聚结过程和表面组成。

2）结果表明，三种低铂催化剂的不同表面组成对它们在热退火过程中不同程度的颗粒烧结起着关键作用。非贵重过渡金属的表面富集不仅由于表面扩散的增强而导致更快的粒子聚结，而且由于不太贵重的过渡金属与碳载体之间的强烈的化学作用而导致纳米粒子在碳载体上的更高的迁移率。相反，富含Pt的表面导致较低的NP迁移率以及较慢的通过接触NPs的表面扩散，从而有助于更高的抗烧结能力。

3）实验结果表明，控制表面成分，例如通过控制纳米颗粒合成过程中的元素生长动力学，是控制铂合金催化剂在热退火过程中颗粒烧结的关键。

该研究工作为制备热稳定的Pt合金催化剂提供了有益的启示，减少了热退火过程中的颗粒烧结，是获得高ORR活性催化剂的关键。

Xiaozhang Yao, et al, Revealing the Role of Surface Composition on the Particle Mobility and Coalescence of Carbon-supported Pt Alloy Fuel Cell Catalysts by In situ Heating (S)TEM, ACS Catal., 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c01765

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01765