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質子交換膜燃料電池（PEMFCs）惡劣的工作環境對Pt基合金催化劑的穩定性提出了巨大挑戰。其中，具有顯著離域電子分布的金屬鍵的廣泛存在通常導致成分偏析和性能快速衰減。

基于此，華中科技大學李箐教授（通訊作者）等人報道了一種L1₀-Pt₂CuGa金屬間納米顆粒作為高性能PEMFC正極催化劑，在Pt-Ga之間具有獨特的共價原子相互作用。

L1₀-Pt₂CuGa/C催化劑在燃料電池陰極中表現出優異的氧還原反應（ORR）活性和穩定性（0.9 V時的質量活性為0.57 A mg_Pt^-1，H₂-O₂/空氣中的峰值功率密度為2.60/1.24 W cm^-2，30000次循環后0.8 A cm^-2時僅28 mV電壓損失）。

通過DFT計算，作者研究了L1₀-Pt₂CuGa表面的氧吸附能（E_O），并與純Pt(111)表面的氧吸附能進行了比較。合金化和應變效應都有助于增強L1₀-Pt₂CuGa上的ORR活性。

在未應變的L1₀-Pt₂CuGa/Pt核-殼板表面，晶格參數與Pt(111)相同，E_O比Pt(111)高0.07 eV，表明氧的過度結合得到了緩解。

此外，L1₀-Pt₂CuGa板表面的E_O在表面壓縮作用下呈線性增加，當雙軸應變為2%時，其E_O值比Pt(111)板高0.21 eV，表明L1₀-Pt₂CuGa板表面的E_O值最優，且應變對ORR活性具有主導作用。L1₀-Pt₂CuGa中Cu的引入導致氧結合減弱，與A1-PtGa相比，L1₀-Pt₂CuGa的ORR活性增強。

作者還計算了L1₀-Pt₂CuGa表面Pt原子的空位形成能（E_vac），并與Pt(111)表面的空位形成能進行了比較。Pt的E_vac從Pt(111)上的0.98 eV增加到L1₀-Pt₂CuGa NPs上的1.28 eV，表明L1₀-Pt₂CuGa NPs表面Pt原子的結構穩定性和耐溶解性有所提高。

Inducing Covalent Atomic Interaction in Intermetallic Pt Alloy Nanocatalysts for High-Performance Fuel Cells. Angew. Chem. Int. Ed., 2023.

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【DFT+實驗】Angew.：L10-Pt2CuGa/C助力高性能燃料電池

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