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第一作者：Lei Huang, Huiting Niu

通訊作者：夏寶玉

通訊單位：華中科技大學(xué)

夏寶玉，男，博士，教授/博士生導(dǎo)師，2010年畢業(yè)于上海交通大學(xué)，獲得博士學(xué)位。2011-2016年在新加坡南洋理工大學(xué)從事博士后研究作，2016年入職華中科技大學(xué)，入選中組部第十二批“計劃”。

（來源：https://sklcc.hust.edu.cn/info/1029/1575.htm）

論文速覽

本綜述文章討論了氧還原反應(yīng)（ORR）電催化劑的集成構(gòu)建，這些催化劑是燃料電池中的關(guān)鍵組成部分。盡管已取得了顯著進展，但這些催化劑的優(yōu)越活性受到質(zhì)量傳輸不平衡的限制，在實際的燃料電池應(yīng)用中無法完全體現(xiàn)。本文提出了鉑-納米碳混合催化劑的設(shè)計概念和發(fā)展軌跡，旨在增強陰極電催化劑和氫氣反應(yīng)器的性能。

首先，作者介紹了Pt/C催化劑，特別強調(diào)了基于集成設(shè)計概念的雜原子修飾和功能化納米碳的微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)建的多樣性構(gòu)架。接著，作者討論了Pt/C基催化劑的結(jié)構(gòu)演變、性能增強和催化機制，包括合理的制備方法、優(yōu)越的活性、強大的穩(wěn)定性、牢固的金屬-載體相互作用、吸附調(diào)節(jié)、協(xié)同路徑、限制策略、離聚物優(yōu)化、質(zhì)量傳輸許可、多維構(gòu)建和反應(yīng)器升級。

此外，作者還探討了通過鉑-納米碳集成催化劑的令人印象深刻的多維構(gòu)建實現(xiàn)的低障礙或無障礙質(zhì)量交換界面和通道，旨在優(yōu)化燃料電池的效率。最后，作者概述了與鉑-納米碳集成催化劑相關(guān)的挑戰(zhàn)，并提供了燃料電池未來發(fā)展的趨勢和展望。

圖文導(dǎo)讀

圖1：對比旋轉(zhuǎn)盤電極（RDE）和膜電極組件（MEA）評估中陰極電催化劑的性能差異。

圖2：Pt/C基混合電催化劑的類型和針對質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs）的改進策略。

圖3：(a) 支持催化劑的降解機制和改進策略；(b) N摻雜碳上的ORR途徑示意圖；(c) 超電勢的火山圖；(d) NGC支撐減弱Pt-O相互作用的示意圖；(e) NGC上PtCo合金間化合物（IMC）的形成；(f) 高溫硫錨定合成方法；(g) 基于Pt基IMC催化劑的MEAs的陰極質(zhì)量活性（MA）；(h) Pt-9.3@NPC和Pt/C催化劑的極化曲線。

圖4：(a) 封裝催化劑的抗衰減機制和限制增強；(b) 不同加速耐久性測試（ADT）周期數(shù)的Pt-Pt鍵合距離的EXAFS擬合結(jié)果；(c) 石墨烯口袋中封裝的超細NPs和ADT后的比表面積（ECSA）保持；(d) 按總Pt負載量歸一化的MEAs的額定功率；(e) 中空多孔碳限域的PtCo3 IMCs；(f) 具有介孔限制的亞Pt IMCs；(g) 碳支撐和N摻雜碳包覆的PtFe IMCs；(h) 半封裝的Pt₃Co@NPC。

總結(jié)展望

本文綜述了鉑-納米碳集成催化劑在燃料電池中的開發(fā)和應(yīng)用，重點討論了催化劑的設(shè)計、制備和性能優(yōu)化。通過多維構(gòu)建和集成設(shè)計，催化劑在活性、穩(wěn)定性和質(zhì)量傳輸方面表現(xiàn)出顯著的改進。

未來的研究將集中在進一步優(yōu)化催化劑的微觀結(jié)構(gòu)，提高制造過程的一致性和可擴展性，并深入理解催化劑在實際燃料電池操作中的結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系。此外，將探索機器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)分析以加速高效電催化劑材料的開發(fā)，并推動集成催化劑在實際能源轉(zhuǎn)換技術(shù)中的應(yīng)用。

文獻信息

標題：Integration construction of hybrid electrocatalysts for oxygen reduction

期刊：Advanced Materials

DOI：10.1002/adma.202404773

原創(chuàng)文章，作者：wang，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/06/08/66728bda64/

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