近日，福州大学材料科学与工程学院，程年才老师课题组在燃料电池电催化领域取得重要研究进展，相关成果以“Ti Single Atom Enhancing Pt-Based Intermetallics for Efficient and Durable Oxygen Reduction”为题发表在《Advanced Functional Materials》期刊上（影响因子19.0，中科院一区）。

 

 

铂基催化剂的耐久性问题以及氧还原反应(ORR)的缓慢的反应动力学，严重阻碍了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的商业化发展。在这项工作中，通过设计Ti单原子修饰的活性氮掺杂多孔碳(Ti-a-NPC)作为催化剂载体，构筑了超小尺寸Pt基金属间纳米颗粒约（2.62 nm），作为高效且持久的氧还原电催化剂。修饰在Ti-a-NPC表面或孔中的Ti单原子能够锚定Pt基金属间纳米颗粒，不仅使Pt基金属间纳米颗粒具有超小尺寸，而且能够在ORR过程中抑制其脱落与迁移。此外，Ti单原子与Pt基金属间纳米颗粒之间会形成Pt-Ti键，缓冲Pt基金属间纳米颗粒向N原子的电子转移，从而优化活性位点对含氧中间体的吸附性质，提高了催化剂的本征活性。所制备的催化剂（L1₂-Pt₃Co/Ti-a-NPC）质量活性是商业Pt/C催化剂的11倍（1.765 A mg_Pt^-1），并且在经历30 000圈加速耐久性测试后，质量活性仅下降了3.7%，而商业Pt/C则下降了37.1%。

 

我院21级博士生王子辰为该论文第一作者，福州大学材料科学与工程学院为第一单位，论文通讯作者为程年才教授，本研究获得了国家自然科学基金项目（21875039）、国家自然科学基金外国学者研究基金项目（22250710676）和福建省产学研联合重大项目（2021H6020）的支持。

 

DOI : 10.1002/adfm.202406347