低Pt金属（PGM）有序金属间化合物催化剂被认为是催化燃料电池氧还原反应（ORR）的最有前途的候选催化剂之一，然而，目前获得高活性、高耐久性和低成本的催化剂仍然是燃料电池研究领域面临的一大挑战。尽管立方和四方有序（L1₂和L1₀相）的低PGM纳米催化剂已经得到了广泛的研究，并显著提高了对ORR的耐久性和活性。然而，迄今为止，人们对菱面体有序的L1₁催化剂仍然知之甚少。

有鉴于此，加州大学尔湾分校忻获麟教授，布鲁克海文国家实验室Kotaro Sasaki，天津大学杨静教授合成了一种以科琴黑（KB）为载体的L1₁有序PtCu（Int-PtCu/KB）ORR催化剂。

文章要点

1）研究发现，IntPtCu/KB的ORR活性远高于Pt/C，同时通过N掺杂可以进一步提高该催化剂的活性和耐久性。N掺杂的Int-PtCu/KB催化剂（Int-PtCuN/KB）在0.9 V时表现出1.15 A mg_Pt^-1的质量活度（MA）和1.81 mA cm^-2的比活度（SA），分别是市售Pt / C催化剂的5.2倍和3.9倍。此外，有序的IntPtCuN/KB催化剂还显示出在酸性电解质中优异的ORR耐久性。

2）研究人员利用原位同步加速器测量，即X射线吸收光谱（XAS）和X射线衍射（XRD）与原子对分布函数（PDF）相结合，以及原子分辨率扫描透射电子显微镜（STEM）成像等，详细揭示了在PtCu核中形成金属间结构和化学稳定的Cu-N键，可保护Cu免受酸性介质的腐蚀，从而提高催化剂的耐用性。此外，Int-PtCuN/KB的活性提高是由于在Cu位点进行的N掺杂提供了额外的压缩应变。

参考文献

Xueru Zhao, et al, Rhombohedral Ordered Intermetallic Nanocatalyst Boosts the Oxygen Reduction Reaction, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.0c04021

https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c04021