开发具有高稳定性、高效的氧还原反应（ORR）催化剂对质子交换膜燃料电池（PEMFCs）的长期运行具有重要意义，但仍具有挑战性。
近日，中科大吴宇恩教授，洪勋副教授报道了一种由高度扭曲的Pt网络（线宽为2.05±0.72 nm）和C组成的二维共面PtC纳米网格（NMs）的简便合成方法。
文章要点
1）研究人员将乙酰丙酮铂（Pt(acac)2）与氯化钾（KCl）以1:10的重量比分散在乙醇/水（1/1）中。然后，将混合物干燥，然后转移到瓷船，在N2气氛，543 K下，退火2 h。通过简单的热还原反应，研究人员得到了均匀的与原位碳共面形成的Pt网络。最后用去离子水洗涤KCl，漂洗、离心后得到产物（Pt/C NMs）。
2）SEM图像显示了典型的共面Pt/C纳米复合材料具有二维形貌，横向尺寸约为1 μm。TEM图像进一步证实了其片状结构，高透明度和褶皱表明共面Pt/C NMs具有超薄的特征。AFM图像显示共面Pt/C NMs的厚度约为10 nm。进一步，HAADF-STEM图像显示，超细互连的Pt网络分布均匀。此外，研究人员利用x射线吸收精细结构光谱揭示了共面Pt/C NMs中Pt的金属态。
3）燃料电池测试结果表明，共面Pt/C NMs催化剂在H2/O2电池中具有良好的活性，在0.80 V时，其峰值功率密度为1.21 W cm−2，电流密度为0.360 A cm−2。此外，共面Pt/C NMs催化剂在3万多次循环的电极测量中表现出较好的抗聚集稳定性，且在H2/O2单电池操作中，120 h的工作电压损失可以忽略不计。
4）密度泛函理论（DFT）计算结果显示，共面Pt/C NMs中Pt原子空位形成能增加，抑制了Pt的溶解和聚集倾向。
参考文献
Yanmin Hu, et al, Coplanar Pt/C Nanomeshes with Ultrastable Oxygen Reduction Performance toward Fuel Cells, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI: 10.1002/anie.202014857
https://doi.org/10.1002/anie.202014857
