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第一作者：Lei Huang, Huiting Niu

通訊作者：夏寶玉

通訊單位：華中科技大學

夏寶玉，男，博士，教授/博士生導師，2010年畢業于上海交通大學，獲得博士學位。2011-2016年在新加坡南洋理工大學從事博士后研究作，2016年入職華中科技大學，入選中組部第十二批“計劃”。

（來源：https://sklcc.hust.edu.cn/info/1029/1575.htm）

論文速覽

本綜述文章討論了氧還原反應（ORR）電催化劑的集成構建，這些催化劑是燃料電池中的關鍵組成部分。盡管已取得了顯著進展，但這些催化劑的優越活性受到質量傳輸不平衡的限制，在實際的燃料電池應用中無法完全體現。本文提出了鉑-納米碳混合催化劑的設計概念和發展軌跡，旨在增強陰極電催化劑和氫氣反應器的性能。

首先，作者介紹了Pt/C催化劑，特別強調了基于集成設計概念的雜原子修飾和功能化納米碳的微觀結構構建的多樣性構架。接著，作者討論了Pt/C基催化劑的結構演變、性能增強和催化機制，包括合理的制備方法、優越的活性、強大的穩定性、牢固的金屬-載體相互作用、吸附調節、協同路徑、限制策略、離聚物優化、質量傳輸許可、多維構建和反應器升級。

此外，作者還探討了通過鉑-納米碳集成催化劑的令人印象深刻的多維構建實現的低障礙或無障礙質量交換界面和通道，旨在優化燃料電池的效率。最后，作者概述了與鉑-納米碳集成催化劑相關的挑戰，并提供了燃料電池未來發展的趨勢和展望。

圖文導讀

圖1：對比旋轉盤電極（RDE）和膜電極組件（MEA）評估中陰極電催化劑的性能差異。

圖2：Pt/C基混合電催化劑的類型和針對質子交換膜燃料電池（PEMFCs）的改進策略。

圖3：(a) 支持催化劑的降解機制和改進策略；(b) N摻雜碳上的ORR途徑示意圖；(c) 超電勢的火山圖；(d) NGC支撐減弱Pt-O相互作用的示意圖；(e) NGC上PtCo合金間化合物（IMC）的形成；(f) 高溫硫錨定合成方法；(g) 基于Pt基IMC催化劑的MEAs的陰極質量活性（MA）；(h) Pt-9.3@NPC和Pt/C催化劑的極化曲線。

圖4：(a) 封裝催化劑的抗衰減機制和限制增強；(b) 不同加速耐久性測試（ADT）周期數的Pt-Pt鍵合距離的EXAFS擬合結果；(c) 石墨烯口袋中封裝的超細NPs和ADT后的比表面積（ECSA）保持；(d) 按總Pt負載量歸一化的MEAs的額定功率；(e) 中空多孔碳限域的PtCo3 IMCs；(f) 具有介孔限制的亞Pt IMCs；(g) 碳支撐和N摻雜碳包覆的PtFe IMCs；(h) 半封裝的Pt₃Co@NPC。

總結展望

本文綜述了鉑-納米碳集成催化劑在燃料電池中的開發和應用，重點討論了催化劑的設計、制備和性能優化。通過多維構建和集成設計，催化劑在活性、穩定性和質量傳輸方面表現出顯著的改進。

未來的研究將集中在進一步優化催化劑的微觀結構，提高制造過程的一致性和可擴展性，并深入理解催化劑在實際燃料電池操作中的結構-活性關系。此外，將探索機器學習和大數據分析以加速高效電催化劑材料的開發，并推動集成催化劑在實際能源轉換技術中的應用。

文獻信息

標題：Integration construction of hybrid electrocatalysts for oxygen reduction

期刊：Advanced Materials

DOI：10.1002/adma.202404773

原創文章，作者：wang，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/06/11/1883964d9c/

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