王峰、张正平：具有优异氧还原性能的FePt@PtBi金属间化合物

light66

近日，北京化工大学材料科学与工程学院王峰教授、张正平团队在《Angewandte Chemie International Edition》上发表了题为“Intermetallic FePt@PtBi Core–Shell Nanoparticles for Oxygen Reduction Electrocatalysis”的研究论文，该论文以应变调控催化剂表面的物理化学状态提升催化性能为入手点，采用表面工程与金属间化合物策略提出一种通过增强表面压应变，提高催化剂活性与稳定性的方法，得到了具有优异氧还原性能的FePt@PtBi金属间化合物。

         清洁高效的燃料电池助力美好明天。开发同时具有抗中毒能力的高活性高稳定性的氧还原催化剂是使燃料电池实现广泛应用的重要条件之一。所制备得到的FePt@PtBi催化剂，由FePt核中高含量小尺寸过渡金属Fe造成的层间压缩和PtBi壳层中少量大尺寸Bi引起的面内剪切对催化剂表面产生了叠加应变作用，增强了催化剂表面Pt-Pt键的收缩作用，既减弱了催化剂对活化氧的吸附能力促进了反应的进行，又加强了对内部过渡金属的保护减少了过渡金属浸出的现象，同时，Bi的存在提高了催化剂对甲醇和一氧化碳中毒的抵抗力。从而该催化剂表现出优异的电催化氧还原反应活性、稳定性以及抗中毒能力，其质量活性为0.96 A mg Pt-1，超过了DOE 2020指标（0.44 A mg Pt-1），并且即使经过30000个循环伏安加速稳定性测试后，仍具有0.79 A mg Pt-1的质量活性。研究表明，具有增强的表面压应变的FePt@PtBi金属间化合物材料是一种有效的电催化剂。同时该种增强表面压应变提升催化性能的策略为合成具有高稳定性和高耐受性的新型阴极材料提供了一条新途径，以实现未来燃料电池的大规模应用。
       北京化工大学材料科学与工程学院博士研究生管婧宇为论文第一作者，王峰教授、张正平教授为本论文的共同通讯作者，北京化工大学为唯一完成单位。
       论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202107437


       文章来源：北京化工大学
       王峰，男，1966年9月出生，中共党员，工学博士，教授，博士生导师，现任北京化工大学党委常委，副校长。1989年毕业于北京化工学院应用化学系获学士学位，2003年毕业于日本东京都立大学工学部应用化学专业，获工学博士学位。2003年至2006年在日本国立信州大学完成博士后研究。2007年入选教育部新世纪优秀人才支持计划，2011年获国家杰出青年科学基金。历任北京化工大学研究生处副处长、北京化工大学材料科学与工程学院党委书记。
      张正平，北京化工大学教授。2017年毕业于北京化工大学材料科学与工程专业，获工学博士学位，2016-2017年在美国凯斯西储大学进行访问交流。主要从事燃料电池、电解水及工业电催化装置等应用电催化材料结构设计和性能评价，同时，通过密度泛函理论计算电化学反应过程及机理。目前承担装备预研教育部联合基金和国家自然科学基金青年基金等科研项目，在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Nano Energy, Small等学术期刊发表SCI收录论文28篇，申请国家发明专利2项。