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質子交換膜燃料電池(PEMFC)以其高能量密度、低環境危害的獨特技術優勢，在全球可持續能源發展中受到越來越多的關注。然而，陰極氧還原反應(ORR)緩慢的動力學限制了PEMFC的整體性能。因此，開發高效的ORR電催化劑對制備高功率/能量密度質子交換膜燃料電池具有重要意義。

近日，中山大學劉衛和丹麥哥本哈根大學Jan Rossmeisl等報道了一種簡便和可擴展的O₂參與的水溶液培養策略，基于高M?Pt比和B摻入促進的富M核和富Pt殼層水凝膠形成過程以制備Pt_xM_y(M=Ni，Fe，Co)束狀納米籠氣凝膠(Pt_xM_y BNC AGs)。

具體而言，Pt_xM_y BNCs AGs將金屬氣凝膠的優點與獨特的3D多孔網絡結構和具有超薄多孔壁的納米籠構件結合在一起；特別是在配體和應變效應調控下，具有優化d帶中心的Pt₈₃Ni₁₇ BNCs AG對ORR的活性和穩定性顯著提高，其質量活性為1.95 A mg_Pt^?1，比活性為3.55 mA cm^?2，分別是商業Pt/C催化劑的8.9倍和9.6倍。此外，Pt₈₃Ni₁₇ BNCs AG的質量活性在經過2萬次ADT循環后僅下降了17.4%，而商用Pt/C催化劑的質量活性則嚴重下降了68.2%。

基于實驗結果和理論計算，Pt₈₃Ni₁₇ BNCs AG/C對ORR的增強活性和耐久性可歸因于以下原因：1.獨特的金屬氣凝膠結構具有豐富的孔隙，相互連接的納米線為快速電子轉移提供自由通道；2.具有超薄多孔壁的納米籠構件可以提供更高的原子利用率，并產生更多的內部活性位點；3.應變和配位環境的協同效應優化了d帶中心，從而提供了一個適當削弱Pt?O結合強度。

最重要的是，Pt₈₃Ni₁₇ BNCs AG/C中適當的Pt/Ni比例也能有效地抑制Ni的浸出，適當的孔隙率可以減少BNCs表面化學勢高的二次結構的產生，從而進一步抑制燒結，有利于其長期穩定性。總的來說，該項工作為設計和開發高性能和低成本的電催化劑提供了新的思路。

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束狀納米籠氣凝膠作為氧還原反應的高效電催化劑

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