ACS Catal.: 电化学活化构建核与壳，诱导原子重排以促进酸性ORR

迄今为止，PEMFC仍然依赖于Pt基催化剂，因为与其他金属基催化剂相比，它们的氧还原反应(ORR)的氧结合能适中。在Pt基合金结构中，由于电化学活性表面积的增加，非Pt金属成分的选择性浸出(称为“脱合金”)可提高反应期间的催化活性。这表明在Pt基合金结构中，电化学刺激引起结构变化，非Pt组分在决定催化性能方面起着重要作用。

近日，韩国科学技术研究院(KIST)Sung Jong Yoo、全北国立大学Pil Kim等通过电化学活化法制备了高活性和耐用的Pd@Cu@Pt核壳催化剂用于酸性ORR，并阐明了性能改进与重复电位循环之间的相关性，性能超出了简单的脱合金效果。

在没有任何添加剂的条件下，仅使用金属前体通过电化学铜沉积、电偶置换和氢气介导的Pt沉积制备Pd@Cu@Pt催化剂。最重要的是，电化学活化前后Pd@Cu @Pt的Pt质量归一化活性分别为1.23 A mg^-1_Pt和2.51 A mg^-1_Pt，电化学活化后比商业Pt/C(0.33 A mg^-1_Pt)高7.6倍。

除了与商业Pt/C相比，Pd@Cu@Pt-EA的质量活性优于其他最先进的Pd和Pt基电催化剂。通过同步加速器XPS分析，电化学活化后的性能增强归因于通过原子重排在Pd@Cu@Pt中形成亚表面PtCu合金。

另外，同步加速器XAS通过阐述白线强度和原子配位进一步证明了PtCu的存在。Pd@Cu@Pt-EA表现出很高的耐用性(Pt质量归一化活性：2.62 A mg^-1_Pt)，这归因于Pd而非Cu的牺牲溶解，从而在恶劣的电化学条件下保持PtCu结构。

DFT计算证实了实验结果，表明表面和亚表面上的局部PtCu形成是热力学有利的过程，并且Pd的优先溶解是Pd@Cu@Pt具有优异耐久性的原因。因此，本研究的实验和计算结果为通过简单、绿色的合成方法制备高活性和耐用的ORR催化剂提供了技术指导，并阐明了在电化学条件下催化剂模型的活性和耐久性增强的根源。

Atomic Rearrangement in Core-Shell Catalysts Induced by Electrochemical Activation for Favorable Oxygen Reduction in Acid Electrolytes. ACS Catalysis, 2021. DOI: 10.1021/acscatal.1c03879

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ACS Catal.: 电化学活化构建核与壳，诱导原子重排以促进酸性ORR

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