【產通社，6月12日訊】北京大學（Peking University）官網(wǎng)消息，質子交換膜燃料電池（PEMFC）技術的規(guī)模發(fā)展高度依賴于高性能低鉑（Pt）陰極氧還原催化材料體系的開發(fā)。原子結構有序的Pt基金屬間化合物相較于無序Pt合金可增強催化活性與穩(wěn)定性，是一類具有重要應用前景的催化劑體系。然而，由于強的Pt-Pt或Pt-M鍵和高原子擴散勢壘，使得該體系的制備需要大于700 °C的高溫條件，也因此易使納米晶團聚/燒結，導致催化性能劣化，難以實現(xiàn)規(guī)�；苽�。

近日，北京大學材料科學與工程學院郭少軍教授團隊聯(lián)合華中科技大學材料科學與工程學院李箐教授團隊，在科技部資助的國家重點研發(fā)計劃催化重點專項項目（2021YFA1501001）的支持下，在Nature Materials發(fā)表了題為“Metal Bond Strength Regulation Enables Large-scale Synthesis of Intermetallic Nanocrystals for Practical Fuel Cells”的研究論文，提出了低熔點金屬弱化金屬鍵強新策略，開發(fā)了Pt基有序金屬間納米催化材料的低溫規(guī)�；苽涔に�，構筑了高性能氫空燃料電池器件。

該論文提出了通過在PtM合金中引入低熔點金屬（M' = Sn、Ga、In）弱化金屬鍵強新策略，低溫構筑有序化應變催化劑，在創(chuàng)紀錄低溫（450 °C）條件下實現(xiàn)了原子結構高度有序的L10-PtMM'（M = Ni、Co、Fe、Cu、Zn）金屬間納米晶的規(guī)模制備（單批次達10克）。

研究發(fā)展的原位表征技術，闡明了低熔點金屬促進的無序-有序相轉變新機制。該過程包括：
i） 低熔點金屬摻雜弱化金屬鍵強度，降低活化能；
ii） 表面低配位自由原子的形成和擴散；
iii） 低溫下表面擴散誘導（110）表面L10相的成核；
iv） L10相的持續(xù)生長及晶格壓縮，直至形成高度有序的金屬間結構。

所制備的L10-Pt-Ni-M'/C和L10-Pt-Co-M'/C作為陰極催化劑組裝了氫空燃料電池，在輕型和重型卡車中均表現(xiàn)出卓越的性能。尤其在重型卡車條件下，40%L10-Pt50Ni35Ga15/C催化劑在0.7V下可實現(xiàn)高達1.67Acm-2的電流密度，9萬次循環(huán)后的活性損失僅20%，超過了美國能源部的性能指標，是目前報道質子交換膜燃料電池的最佳低鉑陰極電催化材料，展現(xiàn)了其在重型卡車中的重要應用前景。

郭少軍和李箐為論文通訊作者。該項工作得到了國家重點研發(fā)計劃項目（2021YFA1501001）、國家自然科學基金和新基石基金會等項目的支持。查詢進一步信息，請訪問官方網(wǎng)站http://news.pku.edu.cn/jxky/24ed063b0764425fb112b5385d4a5581.htm。（張嘉汐，產通發(fā)布）     （完）