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提高PtNi合金催化劑的ORR穩(wěn)定性是改善燃料電池性能的關(guān)鍵。人們發(fā)現(xiàn)特定元素的摻雜是改善ORR性能比較合理的方法，但是目前對(duì)于摻雜元素如何顯著增強(qiáng)PtNi的穩(wěn)定性并不清楚。有鑒于此，湖南大學(xué)黃宏文等研究常用摻雜元素Mo和Au穩(wěn)定PtNi納米線催化劑的作用。

本文要點(diǎn)：

（1）

我們通過實(shí)驗(yàn)表征和DFT理論計(jì)算，說明Mo和Au穩(wěn)定PtNi納米線催化劑的機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)Ni-Mo和Pt-Au的原子軌道相互作用非常強(qiáng)，Mo摻雜能夠阻礙表層Ni原子的擴(kuò)散，Au摻雜能夠改善次表面Pt原子層的穩(wěn)定性。通過原子尺度Mo和Au摻雜作用的理解和認(rèn)識(shí)，我們將Mo和Au兩種摻雜劑引入PtNi并理性設(shè)計(jì)PtNiMoAu納米線催化劑。

（2）

理性設(shè)計(jì)的PtNiMoAu納米線電催化劑組裝的燃料電池表現(xiàn)更好的催化活性和更好的催化持久性，性能超越美國能源部2025年的目標(biāo)。PtNiMoAu納米線催化劑在老化測試中進(jìn)行80000圈后的質(zhì)量活性損失達(dá)到16.2 %。將PtNiMoAu用于燃料電池，在30000圈循環(huán)過程的H₂-O₂電池質(zhì)量活性保留77.4 %，H₂-Air電池的電壓降僅為25 mV。

參考文獻(xiàn)

Gao, L., Sun, T., Chen, X. et al. Identifying the distinct roles of dual dopants in stabilizing the platinum-nickel nanowire catalyst for durable fuel cell. Nat Commun 15, 508 (2024)

DOI: 10.1038/s41467-024-44788-0

https://www.nature.com/articles/s41467-024-44788-0