邵敏华教授JACS：Fe-N-C提高负载型纳米Pt燃料电池的稳定性

分散在炭黑上的铂（Pt）基纳米颗粒耐久性差，是长寿命聚合物电解质燃料电池应用面临的一大挑战。研究表明，Fe和N共掺杂碳（Fe-N-C）可能比传统的高比表面积碳更好。基于此，香港科技大学邵敏华教授（通讯作者）等人报道了在酸性和碱性介质中，Pt/Fe-N-C在电位循环过程中的电化学表面积保持率远优于市售Pt/C。原位电感耦合等离子体质谱研究表明，循环过程中Pt/Fe-N-C的Pt溶解速率是Pt/C的3倍。

DFT计算发现，Pt/Fe-N-C与载体间的结合能最低（-4.60 eV），其次是Pt/N-C（-3.86 eV）和Pt/C（-2.84 eV），表明Fe-N-C提供了最强的载体。从负投影晶体轨道汉密尔顿总体图（-pCOHP）发现，对于Pt/Fe-N-C，所有成键态都出现在价带（低于费米能级EF），而几乎所有反键态都出现在导带（高于EF），其中负值表示反键状态，正值表示成键状态。

O*在固定在三种基质上的Pt簇的（111）面上最稳定的吸附构型。结果发现，O*吸附在Pt/Fe-N-C和Pt/N-C的六方密排（hcp）位，与在Pt/C和晶态Pt(111)表面所观察到的不同，在晶态Pt(111)上，O*更倾向于吸附在面心立方（fcc）位。通过调整Pt簇的电子结构，Fe-N-C载体减弱了Pt簇上的O*吸附强度，从而减少了Pt氧化物的形成，可能是Pt溶解速率降低的一个原因。

Fe-N-C Boosts the Stability of Supported Platinum Nanoparticles for Fuel Cells. J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI: 10.1021/jacs.2c08305.

https://doi.org/10.1021/jacs.2c08305.

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邵敏华教授JACS：Fe-N-C提高负载型纳米Pt燃料电池的稳定性

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