质子交换膜燃料电池因其高能量密度、低操作温度和环保等特性，被视为极具潜力的能量转换系统之一。目前，碳负载铂颗粒（Pt/C）是质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应（ORR）中最广泛使用的催化剂。然而，Pt/C催化剂的低Pt利用率以及其较差的活性与稳定性，限制了燃料电池的广泛应用。相比之下，Pt纳米枝晶（NDs）因其具有高利用率的表面活性位点而备受关注。因此，开发具有强金属载体相互作用的Pt复合碳催化剂对提升ORR性能至关重要。
近日，贵州大学化学与化工学院王青梅博士课题组通过原位Cl-介导的生长策略结合碳本征空位工程，成功制备了分散在富含本征碳空位的中空氮掺杂碳基底上的Pt NDs催化剂（Pt@HNC-V-800）。得益于Pt NDs丰富的活性位点及其与本征碳空位基之间的强电子效应，Pt@HNC-V-800的ORR半波电位高达0.947 V，质量活性和比表面活性分别是商用 Pt/C的8.2和6.8倍。DFT计算表明，Pt@HNC-V的丰富空位降低了氧中间体过电势，从而优化了ORR中间体在Pt NDs上的吸附能，进而提高了催化剂的ORR本征活性。该工作为进一步设计复合结构的高性能电催化剂提供了新思路。
该工作以题为“Vacancy engineering of carbon support strengthens the interaction with in‐situ synthesized Pt nanodendrites for boosted oxygen reduction electrocatalysis”发表在催化领域top期刊Chinese Journal of Catalysis（SCI一区，影响因子16.5）。论文第一作者为2020级硕士研究生廖伟，通讯作者为王青梅博士。
论文链接：https://doi.org/10.1016/S1872-2067(23)64620-0
一审：王海燕
二审：王高军
三审：杨 静
