PtM（M=过渡金属）纳米材料具有比纯Pt高得多的性能，被认为是燃料电池氧还原反应（ORR）的最有前途的电催化剂。然而，由于M在酸中的快速溶解，PtM的耐久性不足的问题经常被提出，严重阻碍了其商业化。
近日，布鲁克海文国家实验室Kotaro Sasaki，加州大学尔湾分校Huolin L. Xin，天津大学杨静教授报道了在NH3气氛中通过热退火过程的简便合成方法，合成了由Ketjenblack（KB）和Pt壳负载的N掺杂有序金属间PtNi纳米催化剂（Int-PtNiN/KB）。
文章要点
1）Int-PtNiN/KB在酸性电解液中表现出优异的ORR活性和稳定性，的质量活性（MA）和比活性（SA）分别达到1.83 A mgPt-1和2.92 mA cm-2，其在酸性电解液中30,000次循环后仅损失27％MA，超过了DOE 2020目标催化剂的活性和耐用性（在30000个循环后，MA为0.44 A mgPt-1，低于40％的损失）。优于无序PtNi/KB、无序PtNiN/KB和商用Pt/C催化剂。
2）实验结果表明，Int-PtNiN/KB具有独特的Ni4-N和Pt晶面交替排列的有序结构，而且由于Ni4-N的形成和独特的金属间化合物结构的综合作用，有效地阻止了Ni从芯中溶解，进而使得催化剂具有优异的稳定性。
3）密度泛函理论（DFT）计算表明，金属间化合物相的形成和N掺杂引入的拉伸应变优化了含氧物种在Pt表面的结合，实现了高效的电子转移，从而提高了ORR性能。
本研究为进一步提高PTM催化剂的活性和耐久性提供了一条合适的途径，在合适的条件下，通过在NH3气氛中退火的简便合成方法来进一步提高PTM催化剂的活性和耐久性。
Xueru Zhao, et al, High-Performance Nitrogen-doped Intermetallic PtNi Catalyst for the Oxygen Reduction Reaction, ACS Catal., 2020
DOI：10.1021/acscatal.0c03036
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03036
