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近日，Cell出版社的旗艦期刊Chem在線發(fā)表了工學(xué)院郭少軍課題組關(guān)于高性能FePt-Fe3C 界面低鉑燃料電池電催化劑研究的最新進(jìn)展。

北京大學(xué)工學(xué)院郭少軍團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)了一種新型啞鈴狀的PtFe-Fe2C納米粒子。這種啞鈴狀的PtFe-Fe2C納米粒子是通過碳化啞鈴狀的PtFe-Fe3O4納米粒子獲得（圖1a）。電化學(xué)測試表明，該催化劑在酸性介質(zhì)中的氧還原的比活性和質(zhì)量活性分別達(dá)到了3.53 mA cm−2 和1.50 A mg−1，比商業(yè)Pt/C分別高出11.8 和7.1倍，且具有極為優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性，經(jīng)歷5000個(gè)循環(huán)催化劑的活性幾乎沒有衰減。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步計(jì)算研究發(fā)現(xiàn)，這種獨(dú)特結(jié)構(gòu)具有一種新穎的無障礙的界面電子傳輸機(jī)理，更有利于電催化反應(yīng)的進(jìn)行從而提高電催化活性（圖1b）。

圖1. a）合成示意圖；b）PtFe-Fe3O4納米粒子；c）PtFe-Fe2C納米粒子；d）DFT計(jì)算

這種無障礙的界面電子傳輸機(jī)理還能擴(kuò)展到其它電催化系統(tǒng)中，例如電催化析氫反應(yīng)和過氧化氫電催化還原。該催化劑在酸性介質(zhì)中析氫的比活性達(dá)到了28.2 mA cm−2，比商業(yè)Pt/C分別高出2.9倍?；谠摯呋瘎┻^氧化氫電化學(xué)傳感器的檢測限達(dá)到2 nM。該工作對電催化理論研究和新型高效燃料電池電催化劑的開發(fā)具有指導(dǎo)意義，也為下一代高性能低成本電催化劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了新思路。