近日，洛阳师范学院化学化工学院李文强博士利用金属原子之间氧化还原电位差合成了三维PtCu合金纳米球材料，极大的提高了Pt原子的利用率。相关研究成果发表于爱思唯尔（Elsevier）杂志下知名期刊Journal of Catalysis（J. catal. 2019，375，164-170 ），影响因子7.72（ 中科院分区SCI一区, Top5期刊）。
电解水和燃料电池被认为是一种高效率和环境友好的电化学能源转换与储存装置，它们涉及两个重要的反应：析氢反应（HER）和氧气还原反应（ORR）。贵金属Pt目前是商用最好的HER和ORR电催化剂。然而，其高昂的成本，资源的稀缺性和较差的稳定性限制了其大规模的商业应用。因此开发具有高活性和高稳定性的新型铂基催化剂是最大化利用铂原子进行能量转换的先决条件。为此，李文强博士利用CuCoO纳米线作为晶种，H2PtCl6·6H2O作为Pt源，以及金属原子之间氧化还原电位差，合成了多粒子纳米单晶聚合的富Pt结构的PtCu合金纳米球。相对商业Pt/C催化剂，对HER反应，Pt的质量活性提高了7.2倍，达到了1.08 A/mg；对ORR反应，Pt的质量活性质量活性提高了3.2倍，10000圈电化学循环后，PtCu纳米球的质量活性仍保持初始值的87％。通过密度泛函理论计算（DFT）发现，将Cu原子引入Pt晶格，由于d带中心的降低，Pt-Cu合金的氧还原反应（ORR）和析氢反应（HER）活性将得到了增加。
该工作由洛阳师范学院与武汉理工大学合作完成，并得到了国家自然科学基金的支持。
全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021951719302404?dgcid=author
