​潘军青等AM：Pt-C4双金属MOF衍生碳构建具有超高功率密度和自变化能力的超级燃料电池

追求高功率密度和低Pt催化剂负载量是开发高性能燃料电池（FC）的巨大挑战。基于此，北京化工大学潘军青教授（通讯作者）等人报道了一种新型的具有超高输出功率的超级燃料电池（SFC），它是利用新制备的双金属MOF衍生中空多孔碳纳米棒（Pt_SA/HPCNR）上的单原子Pt催化剂，通过比双电层电容（EDLC）+ORR平行放电实现的。

电荷密度差图表明，Pt-C₄/G的蓝色区域最为显著，这表明固定在双空位石墨烯基底上的Pt具有缺电子性质，证实了它的表面具有丰富的电子转移，并促进了在ORR过程中对中间物种的吸附。投影态密度（PDOS）图表明，与原始的石墨烯相比，在Pt-C_x/G模型中，随着碳缺陷的增加，Pt的d带中心降低，导致在费米能级附近有较高的态密度，从而增强了Pt原子与石墨烯的相互作用。

本文进一步计算了Pt-C₂/G、Pt-C₃/G和Pt-C₄/G三种构象下ORR 4e^–反应路径的自由能演化机制。在U=1.23 V的平衡电位下，Pt-C₂/G、Pt-C₃/G和Pt-C₄/G的ORR过电位分别为1.29、1.46和0.31 V，决速步为OH*的脱附。

上述DFT计算结果证实了碳基材料结构缺陷的扩大和Pt原子的引入极大地改变了催化剂的电子结构，从而提高了催化剂的电催化活性。

Bimetallic-MOF Derived Carbon with Single Pt Anchored C4 Atomic Group Constructing Super Fuel Cell with Ultrahigh Power Density And Self-change Ability. Adv. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adma.202308989.

https://doi.org/10.1002/adma.202308989.