日本山梨大學Katsuyoshi Kakinuma等报道了研究Nb掺杂SnO₂基底上担载Pt催化剂，考察其0.1 M HClO₄ ORR催化反应活性随温度变化、Pt催化剂担载量的变化规律。

本文要点：

（1）

考察了20~80 ℃区间内ORR催化反应表观反应速率常数k_app变化。结果显示，当反应温度提高，k_app增加。当保持温度恒定时，提高Pt在Nb-SnO₂催化剂上的担载量，发现当从Pt担载量在17.4增加至34.2 wt %，k_app同样能够增加。

（2）

当Pt催化剂的担载量增加，Pt纳米粒子将发生团聚，生成沿着（111）晶面取向生长的纳米棒结构，从而形成了有利于进行ORR催化反应的晶面结构，作者通过DFT计算进行验证。同时当Pt的担载量增加，Pt的质量活性提高，因此能够在更低的Pt担载量实现较高的燃料电池性能。

（3）

Nb-SnO₂上Pt的担载量与ORR催化反应的表观活化能能量基本上没有关系，数值处于15~19 kJ mol^-1。活性增强的原因来自于Arrhenius方程的指数前因子的数值递增，对应于（111）晶面暴露增加。Pt（111）晶面能够有效的进行O₂分子的吸附、OH_ad的脱附。

（4）

通过在高温酸性电解液中长时间工作，考察了类似真实燃料电池环境中的电极耐久性。在实验中测试了80 ℃的0.1 M HClO₄ 0.6~1.0 V区间内工作情况，在3000次循环后，Pt/Nb-SnO₂催化剂在0.9 V的Pt质量活度仅仅发生少量降低（~13 %），这种耐久性比商业Pt/C催化剂的耐久性提高2.6倍（相同条件中的活性降低达到41 %）。

参考文献

Guoyu Shi, Tetsuro Tano, Donald A. Tryk, Akihiro Iiyama, Makoto Uchida, and Katsuyoshi Kakinuma*, Temperature Dependence of Oxygen Reduction Activity at Pt/Nb-Doped SnO₂ Catalysts with Varied Pt Loading, ACS Catal. 2021, 11, 5222–5230

DOI: 10.1021/acscatal.0c05157

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c05157