在氧還原反應(yīng)(ORR)過(guò)程中，M在Pt-M合金催化劑(M = Co、Ni和Fe)中的溶解可能會(huì)阻礙它們?cè)谫|(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)中的廣泛應(yīng)用。近日，復(fù)旦大學(xué)蔡文斌、河南師范大學(xué)張霞光和華中科技大學(xué)李箐等通過(guò)在Pt納米粒子的晶格中進(jìn)行B的間隙摻雜，制備了一種活性更高且更耐用的Pt-B/C催化劑(相對(duì)于Pt/C)用于氧還原反應(yīng)。

研究人員通過(guò)使用乙二醇中的DMAB作為Pt(II)前體水溶液的還原劑，在簡(jiǎn)便的一鍋法合成中形成了分散在炭黑(Pt-B/C)上的3 nm Pt-B納米粒子。通過(guò)XRD和HR-STEM表征已經(jīng)確定了B摻雜引起的Pt晶格膨脹，并且可以從XPS測(cè)量結(jié)果推斷出其具有降低的d帶中心并伴隨部分電荷轉(zhuǎn)移。半電池和單電池ADT測(cè)量結(jié)果表明，與商業(yè)Pt/C相比，Pt-B/C顯示出對(duì)ORR的增強(qiáng)性能。

在其他相同條件下，具有用于催化ORR的Pt-B/C的H₂-O₂燃料電池初始最大功率密度比Pt/C高出24%；在ADT循環(huán)30000次后，Pt-B/C和Pt/C單電池的最大功率密度分別衰減15%和45%。

DFT計(jì)算表明，Pt-B/C ORR催化劑性能的顯著提高可能源于表面Pt原子d帶中心的下移，這不僅抑制了活性位點(diǎn)上OH和O物種的形成，而且還阻止了表面Pt原子的氧化。此外，考慮到其簡(jiǎn)單的溶液相合成和升級(jí)的性能，目前的工作突出了Pt-B/C ORR催化劑在PEMFC應(yīng)用中的巨大潛力。

Interstitial B-Doping in Pt Lattice to Upgrade Oxygen Electroreduction Performance. ACS Catalysis, 2022. DOI: 10.1021/acscatal.2c01052