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研究背景

质子交换膜燃料电池其发电过程不涉及氢氧燃烧，因而不受卡诺循环的限制，能量转换率高；发电时不产生污染。所以，质子交换膜燃料电池电源是一种清洁、高效的绿色环保电源。但由于阴极氧还原反应（ORR）动力学缓慢，阻碍了能量转换效率，需要高效的电催化剂促进反应的进行。

铂合金，掺入部分过渡金属（如Cu，Co，Ni等）可减少贵金属Pt的用量，同时性能也与Pt相近。研究证实，与Pt相比，PtxCuy合金在碱性或酸性介质中的ORR质量活性都大大提高了，但是，Cu原子在氧化还原电位下易于浸出和溶解，因此破坏了PtxCuy合金的稳定性。

成果简介

近日，北京理工大学的李煜璟针对PtxCuy合金催化剂的稳定性问题，采用湿化学法，以W(CO)6为还原剂，通过热还原法合成了Pt2CuW0.25三元合金纳米粒子。该催化剂除了显示出优异的催化活性外，还展现出显著的稳定性，在0.6至1.1V电位下经过次极化测试后，面积比活性(EA)和质量活性(MA)分别为初始值的89.5％和95.9％。

研究者通过成核-俘获策略将W原子结合到PtxCuy中，并通过快速注入W(CO)6来还原Pt(acac)2和Cu(acac)2前驱体合成PtxCuyWz合金纳米颗粒（NPs）。研究发现，Pt2CuW0.25/C催化剂中的W和Pt/Cu原子之间存在更强的键合，充当了使原子更稳定的原子“粘合剂”，使Cu原子在反应过程中不易浸出与溶解，从而使催化剂的稳定性大大提高。

该研究成果以“Tungstenas“Adhesive”inPt2CuW0.25TernaryAlloyforHighlyDurableOxygenReductionElectrocatalysis”为题发表在国际期刊AdvancedFunctionalMaterials。

图文介绍图1Pt2CuW0.25/C催化剂形貌结构表征图2γPt2CuW0.25/C催化剂精细结构表征图3Pt2CuW0.25/C催化剂ORR性能图4Pt2CuW0.25/C催化剂稳定性测试图5不同W掺杂量的ORR性能图6催化剂理论计算

本文提出了一种湿化学方法来合成W掺杂的Pt2CuW0.25合金纳米颗粒。W掺杂不仅提高了ORR活性，而且还提高了三元合金催化剂的电化学稳定性。W原子的掺杂，使W和Pt/Cu原子之间的键合更牢固，导致在电化学环境中具有更高的结构稳定性。

文献信息

Tungstenas“Adhesive”inPt2CuW0.25TernaryAlloyforHighlyDurableOxygenReductionElectrocatalysis

(AdvancedMaterials，，DOI:10./adfm.08230)原文链接

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