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黃宏文/王斌/劉茂昌Appl. Catal. B.: 首次報道！ETM Re摻雜PtNiGa NWs用于高效穩定電催化ORR

設計并開發一種活性且耐用的氧還原反應(ORR)催化劑對于燃料電池的商業化至關重要，但實現該目標仍然具有巨大的挑戰性。

近日，湖南大學黃宏文、西安交通大學王斌和劉茂昌等首次報道了前過渡金屬(ETM)Re在超薄PtNiGa納米線(Re-PtNiGa NWs)中的微量摻雜，以構建一種集優異活性、長期耐久性和高利用效率于一體的新型催化劑。

Re-PtNiGa NWs具有優異的ORR活性，與商業Pt/C催化劑相比，Re-PtNiGa四金屬納米線的質量活性(3.49 A mg^-1_Pt)和比活性(3.17 mA cm^-2，0.9 V_RHE)分別提高了19.6倍和11.3倍。

此外，Re-PtNiGa四金屬納米線在經過 20000次加速耐久性試驗(ADT)循環后，質量活性降低了10.6%。由Re-PtNiGa NW作為陰極組裝的H₂-O₂ PEMFC具有出色的長期耐用性，在100小時內輸出電流密度的衰減(4.9%)可以忽略不計。

密度泛函理論(DFT)計算表明，由于Re-PtNiGa NW的最佳電子結構和獨特結構之間的有利協同作用(Re摻雜劑可以將電子提供給Pt原子，這優化了Pt位點的電子能帶結構)，導致含氧物種的結合強度減弱，從而提高ORR活性。

目前的工作不僅提供了一種優異的ORR催化劑來促進燃料電池的商業化，而且還證明了ETM摻雜策略是優化多相催化劑的有效方法。

Trace Doping of Early Transition Metal Enabled Efficient and Durable Oxygen Reduction Catalysis on Pt-based Ultrathin Nanowires. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120918

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