吴长征课题组AM：Pt3Ga金属间化合物对称诱导Pt应变调控，有效促进氧还原反应

具有高功率密度和零排放等优点的质子交换膜燃料电池(PEMFCs)可以直接、快速、方便的将化学能转化为电能，具有巨大应用前景。然而，PEMFC阴极上的氧还原反应(ORR)比阳极上的氢氧化反应慢6个数量级，严重阻碍了PEMFC的实际应用。目前，人们采用大量的Pt基催化剂来改善缓慢的ORR动力学，以提高燃料电池的整体效率。但是Pt高昂的价格和稀缺性限制了其大规模应用，这进一步阻碍了PEMFC技术的发展。因此，开发具有提高反应活性、低Pt含量的阴极催化剂已成为ORR研究的重要组成部分。

根据先前的报道，具有长程有序结构的金属间化合物可以为Pt表面提供均匀和可控的应变效应。基于此，中国科学技术大学吴长征课题组根据PtGa金属间化合物(PtGa合金、Pt₃Ga(Pmm)与Pt₃Ga(P4/mmm))独特的结构对称性，通过对Pt表面的压缩应变调节来提高氧还原反应(ORR)的催化性能。

随着应变环境的变化，类似的PtGa核的晶格失配，但对称性不同，PtGa合金和Pt₃Ga(Pmm)上的Pt表明与Pt₃Ga(P4/mmm)相比实现了0.58%和2.7%的压缩应变。

XAFS和理论结果表明，PtGa金属间化合物的压缩晶格使Pt背侧电子云更密集，加速了ORR中O*中间体的解吸过程。当Pt位点的应力环境在不同的对称性下进行调整时，随着压缩应力的增加，ORR反应的整体过电位从0.75 V降低到0.56 V。

其中，具有高对称性的Pt₃Ga(Pmm)材料显示最优的质量活性和比活性(2.18 mg_Pt⁻¹和5.36 mA cm⁻²)，超过商业Pt/C催化剂一个数量级，同时该催化剂在酸性环境中也表现出优异的稳定性。综上，该项工作不仅提出了一种利用材料对称性精确调节Pt表面应力来增强ORR活性的有效策略，而且为探索催化活性与Pt可压缩性之间的关系提供了一个独特的平台。

Symmetry-induced regulation of Pt strain derived from Pt₃Ga intermetallic for boosting oxygen reduction reaction. Advanced Materials, 2023. DOI: 10.1002/adma.202307661