记者从安徽师范大学获悉，该校化学与分子科学学院房彩虹副教授团队联合中国科学技术大学 、安徽工程大学科研人员 ，在低铂催化剂研究中取得重要进展 。团队提出L-半胱氨酸盐酸盐辅助浸渍结合两步煅烧的策略 ，制备出碳负载铂钴金属间化合物催化剂，相关成果日前发表于材料领域世界 期刊《先进材料》 。
质子交换膜燃料电池因阴极氧还原反应动力学缓慢 ，须依赖铂基催化剂推动。但铂资源稀缺 、成本高昂 ，且在车辆实际工况下易出现过渡金属溶出、颗粒团聚等问题，成本与寿命成为制约其产业化落地的主要瓶颈 。
降低铂用量是学界公认的破题方向 。有序金属间化合物凭借铂与过渡金属之间强轨道耦合而具备本征稳定优势 ，但却长期受困于“高温退火致颗粒粗化 、提高载量致颗粒团聚 、提高有序度致产率下降”的相互掣肘 ，难以同时兼顾“小尺寸、高载量 、高有序度 ”三项指标。
为此，研究团队将L-半胱氨酸盐酸盐辅助浸渍与两步煅烧相结合 ，成功制备碳负载铂钴金属间化合物催化剂 ，实现颗粒尺寸2—4纳米 、铂载量40%—60%、有序度42%—91%的同步调控 。研究发现，金属载量对金属间化合物相的形成呈非单调影响 。当铂载量为50%时，催化剂颗粒尺寸为2.9纳米 ，金属间化合物含量达到峰值94.5% ，在小尺寸 、高载量与高有序度之间取得了较好的兼顾。
性能测试显示，该催化剂在旋转圆盘电极上的氧还原质量活性为商用催化剂的1.7倍；经3万圈加速衰减测试 ，半波电位仅损失10毫伏 ，电化学活性面积保持92% 。经3万圈方波循环后电压衰减11.4%，端电压降至0.534伏 ，达到重载车用工况门槛 。理论计算结果表明了该催化剂兼具高活性与高稳定性的内在原因。
研究人员表示 ，该研究成果将“载量—尺寸—有序度 ”三项指标的协同优化集成于同一催化剂体系，为低铂 、高耐久燃料电池阴极催化剂的理性设计提供了实验与理论依据 ，对推动燃料电池降本、延长使用寿命具有借鉴 意义。
（安徽师范大学供图）
（文章来源：科技日报）
