Pt-Cu合金晶格收缩率与氧还原活性的依赖关系

　　铂基合金目前是酸性介质中质子膜燃料电池最好的氧还原反应（ORR）电催化材料。合金化后，金属铂晶格的收缩被认为是影响其ORR性能的关键因素之一。然而，对合金晶格尺寸的定量化研究，是本领域的难点之一。 

　　北京化工大学材料电化学过程与技术北京市重点实验室的刘景军教授课题组，利用北京同步辐射装置的XAS技术，对Pt-Cu合金的晶格原子间距进行了精确表征，相关的研究成果发表在2017年10月4日的《ACS Applied Materials & Interfaces》上。 

　　该研究组采用粒径相似但成分不同的Pt-Cu合金作为研究对象，通过利用XAS测试技术，对不同成分合金原子间距进行量化计算，研究了铜原子掺杂导致铂晶格收缩率与ORR活性的关系。结果显示，铂原子间距与ORR活性呈现出“火山型”依赖关系。另外，研究还通过分析氧还原动力学过程，指出“火山型”依赖关系的根源是Sabatier原理。这为低铂合金电催化材料的制备及其在燃料电池中的应用提供了理论支持。 

　　利用北京同步辐射装置（BSRF）测得的不同成分Pt-Cu合金的晶格收缩率。晶格收缩率的获得是通过计算Cu掺入Pt晶格后Pt-Pt间距的收缩程度。可以看出，随着Cu含量的升高，晶格收缩率随之增大。 

　　这个研究为理解Pt基合金成分—结构—活性的关系提供了具有科学性的参考价值。在这个研究工作中，同步辐射光源帮助该研究组确定了量化的晶格收缩程度，为该项研究成果的取得奠定了坚实的基础。 

　　发表文章： 

　　Yige Zhao, Yijun Wu, Jingjun Liu,* and Feng Wang*. Dependent Relationship between Quantitative Lattice Contraction and Enhanced Oxygen Reduction Activity over Pt-Cu Alloy Catalysts. ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 35740-3574.