AEM：可控合成Pt-Ni束状纳米笼气凝胶作为氧还原反应的高效电催化剂

质子交换膜燃料电池(PEMFC)以其高能量密度、低环境危害的独特技术优势，在全球可持续能源发展中受到越来越多的关注。然而，阴极氧还原反应(ORR)缓慢的动力学限制了PEMFC的整体性能。因此，开发高效的ORR电催化剂对制备高功率/能量密度质子交换膜燃料电池具有重要意义。

近日，中山大学刘卫和丹麦哥本哈根大学Jan Rossmeisl等报道了一种简便和可扩展的O₂参与的水溶液培养策略，基于高M−Pt比和B掺入促进的富M核和富Pt壳层水凝胶形成过程以制备Pt_xM_y(M=Ni，Fe，Co)束状纳米笼气凝胶(Pt_xM_y BNC AGs)。

具体而言，Pt_xM_y BNCs AGs将金属气凝胶的优点与独特的3D多孔网络结构和具有超薄多孔壁的纳米笼构件结合在一起；特别是在配体和应变效应调控下，具有优化d带中心的Pt₈₃Ni₁₇ BNCs AG对ORR的活性和稳定性显著提高，其质量活性为1.95 A mg_Pt⁻¹，比活性为3.55 mA cm⁻²，分别是商业Pt/C催化剂的8.9倍和9.6倍。此外，Pt₈₃Ni₁₇ BNCs AG的质量活性在经过2万次ADT循环后仅下降了17.4%，而商用Pt/C催化剂的质量活性则严重下降了68.2%。

基于实验结果和理论计算，Pt₈₃Ni₁₇ BNCs AG/C对ORR的增强活性和耐久性可归因于以下原因：1.独特的金属气凝胶结构具有丰富的孔隙，相互连接的纳米线为快速电子转移提供自由通道；2.具有超薄多孔壁的纳米笼构件可以提供更高的原子利用率，并产生更多的内部活性位点；3.应变和配位环境的协同效应优化了d带中心，从而提供了一个适当削弱Pt−O结合强度。

最重要的是，Pt₈₃Ni₁₇ BNCs AG/C中适当的Pt/Ni比例也能有效地抑制Ni的浸出，适当的孔隙率可以减少BNCs表面化学势高的二次结构的产生，从而进一步抑制烧结，有利于其长期稳定性。总的来说，该项工作为设计和开发高性能和低成本的电催化剂提供了新的思路。

Scalable and Controllable Synthesis of Pt-Ni Bunched-Nanocages Aerogels as Efficient Electrocatalysts for Oxygen Reduction Reaction. Advanced Energy Materials, 2023. DOI: 10.1002/aenm.202204257

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AEM：可控合成Pt-Ni束状纳米笼气凝胶作为氧还原反应的高效电催化剂

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