Pt基核壳结构质子交换膜燃料电池氧还原催化剂研究进展

质子交换膜燃料电池在电动汽车动力电源上有广泛的应用前景,其电催化剂的主要成分是Pt,Pt昂贵的价格限制了质子交换膜燃料电池的商业化应用。Pt与3d族过渡金属合金能显著提升Pt催化剂的催化活性,但是活泼的过渡金属元素会在电化学过程和酸性环境下溶出,从而降低燃料电池的整体性能,Pt合金催化剂的稳定尚需提高。Pt基核壳结构催化剂由于成分和结构可调,在提高Pt基催化剂的Pt利用率、催化活性和稳定上有很大潜力,是质子交换膜燃料电池催化剂的研究热点之一。本文按照Pt基核壳结构催化剂的成分划分,从合成方法、结构设计与表征、催化活性、稳定性等方面综述了最近几年Pt基核壳结构催化剂的研究进展。已有研究显示通过控制催化剂纳米尺度的结构和成分分布,包括控制Pt壳层厚度、核与壳的成分、催化剂尺寸和形貌,设计多层核壳结构的催化剂和对催化剂进行后处理等途径,可以制备出各种结构的Pt基核壳结构催化剂,并对壳层Pt原子形成不同程度的电子转移效应和几何晶格应变,提高了催化剂的催化活性和稳定性。