尹诗斌教授团队，Small观点：PtCo-PtSn/C异质结调控Pt的d能带中心增强氧化原性能- 大数跨境

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尹诗斌教授团队，Small观点：PtCo-PtSn/C异质结调控Pt的d能带中心增强氧化原性能

科学材料站

2022-01-27

导读：该文章通过构建PtCo-PtSn/C异质结催化剂，利用异质结构良好的界面效应和电荷的重新分布，降低Pt的d能带中心，从而提高催化剂的活性和稳定性。

文章信息

PtCo-PtSn/C异质结调控Pt的d能带中心增强氧化原性能

单位：广西大学

通讯作者：尹诗斌*

第一作者：陈金丽

研究背景

能源和环境是关系国计民生的国家重大战略问题。为了2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”的目标，开发可再生能源和高效的能源储存与转换技术迫在眉睫。质子交换膜燃料电池（PEMFCs）以其高效无污染的特点，在构建未来可持续发展的能源体系中发挥着不可替代的作用，具有重要的研究价值。

然而由于其阴极氧还原反应（ORR）的动力学缓慢，降低了能量转换效率，限制了大规模应用。因此，开发高效耐用的铂基催化剂提高铂的催化效率是推进PEMFC发展的关键。

文章简介

基于此，广西大学尹诗斌教授团队在国际知名期刊《Small》发表题为“Tuning d-Band Center of Pt by PtCo-PtSn Heterostructure for Enhanced ORR Performance”的观点文章。该文章通过构建PtCo-PtSn/C异质结催化剂，利用异质结构良好的界面效应和电荷的重新分布，降低Pt的d能带中心，从而提高催化剂的活性和稳定性。

图1.（a）酸性条件下PtCo-PtSn/C的反应路径示意图；（b）各样品ORR反应途径的吉布斯自由能图；（c，d）各样品的PDOS分析；（e）PtCo-PtSn/C上吸附的O物种的PDOS分析；（h）PtCo-PtSn/C的COHP分析。

本文要点

要点一：PtCo-PtSn/C出色的ORR催化活性和稳定性

实验结果显示，该催化剂在0.9V vs. RHE的氧还原质量活性为1158 mA mg_Pt⁻¹，远高于PtCo/C（529 mA mg_Pt⁻¹），PtSn/C（170 mA mg_Pt⁻¹），Pt/C（116 mA mg_Pt⁻¹），经过30000圈循环后性能衰减仅为27.4%，表现出良好的耐久性。

要点二：PtCo-PtSn/C异质结降低Pt的d能带中心

XPS和Bader电荷结果表明，在PtCo和PtSn两相间存在强烈的电荷转移，电子的重新分布调节了Pt的电子结构，PtCo-PtSn/C异质结的d能带中心降低至−2.45eV。d带中心的下移优化了含O中间体的吸附能，从而增强了ORR的本征活性。

同时，PtCo和PtSn界面之间的强电子相互作用，可以有效地防止两相分离，限制非贵金属的浸出，减少Ostwald熟化和Pt的迁移，提高催化剂的耐久性。以上结果表明PtCo和PtSn之间形成的异质结构可以有效调节Pt的电子结构，调节O反应中间体吸附和解吸之间的平衡，有效地增强了ORR的活性和稳定性。

要点三：前瞻

该文章研究了PtCo-PtSn/C异质结催化剂的氧还原性能，并揭示了异质界面对ORR性能增强的机理。这项工作为燃料电池及其他领域的Pt基催化剂的设计提供了重要策略。

文章链接

Tuning d-Band Center of Pt by PtCo-PtSn Heterostructure for Enhanced ORR Performance

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202106773

通讯作者简介

尹诗斌 教授，博士生导师

研究方向：燃料电池、电解水/氨/含氮废水、电催化氧化小分子、化学储能、石墨烯宏量制备及应用开发等。迄今已在EES、AM、AFM、EER等专业期刊上发表学术论文90余篇，申请国家发明专利17件，出版专著2部，主持国家自然科学基金面上项目等共计25项。现任《电化学》杂志编委，中国化学会会员，国际电化学协会会员，NSFC评审专家，南非NRF评审专家，教育部学位中心论文评审专家等等。2016年入选广西高校百人计划，2017年获得广西石墨烯系列标准奖励，2019年被认定为广西高层次人才，同年入选广西高校卓越学者和创新团队，并获得广西自然科学一等奖。

课题组主页：https://www.x-mol.com/groups/ysblab/people