堿性交換膜燃料電池(AEMFC)因其綠色環(huán)保和高能效而被認(rèn)為是最有前途的能源轉(zhuǎn)換裝置之一。但對于陽極氫氧化反應(yīng)(HOR)，堿性介質(zhì)中緩慢的HOR動力學(xué)(與酸性介質(zhì)相比)需要更高的Pt負(fù)載量(幾乎是酸性介質(zhì)中的十倍)，因此不可避免地導(dǎo)致高成本。為了降低催化劑的價格并保持高的催化性能，中國石油大學(xué)(華東)邢偉和青島科技大學(xué)袁勛等在極性較小的介質(zhì)中使用溫和的還原劑硼烷-叔丁胺(TBAB)，并選擇三苯基膦(PPh3)分子作為良性保護(hù)劑，制備出Pt6(PPh3)4Cl5 NCs堿性HOR催化劑。受益于自我優(yōu)化的配體效應(yīng)和原子精度結(jié)構(gòu)，納米團(tuán)簇電催化劑表現(xiàn)出高質(zhì)量活性、高穩(wěn)定性，并且優(yōu)于Pt單原子和Pt納米顆粒類似物。在0.1 M KOH溶液中，Pt6(PPh3)4Cl5 NCs表現(xiàn)出比大多數(shù)先前報道的鉑族金屬(PGM)催化劑更好的活性；對Pt6(PPh3)4Cl5 NCs催化劑進(jìn)行加速耐久性測試(ADT)，發(fā)現(xiàn)Pt6(PPh3)4Cl5 NCs的ECSA在1000和2000次循環(huán)后分別下降3.6%和15.2%，表明Pt6(PPh3)4Cl5 NCs具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。實驗結(jié)果和理論計算表明，Pt6 NCs結(jié)構(gòu)和PPh3配體(配體效應(yīng)導(dǎo)致d帶中心的下移)可能在調(diào)節(jié)HBE、OHBE、H2O形成能和CO吸收能方面起決定性作用；Pt6 NCs/C催化劑與CO的結(jié)合能低得多，表現(xiàn)出優(yōu)異的CO耐受能力。該研究舉例說明了Pt NCs在高性能HOR催化中的應(yīng)用，這里所傳達(dá)的信息可能對未來設(shè)計用于能量轉(zhuǎn)換的金屬NCs基電催化劑具有啟發(fā)作用。Atomic-precision Pt6 Nanoclusters for Enhanced Hydrogen Electro-oxidation. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-29276-7
