电子科大Angew：PtCoIn@Pt核壳催化剂强p-d轨道耦合，实现稳定ORR

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因其高能源转换效率和高的环境效益，在建立全球可持续能源系统方面发挥着关键作用。然而，阴极氧还原反应(ORR)动力学缓慢，克服该问题的办法就是广泛使用Pt，但是Pt的高成本和稀缺性限制了其大规模应用。

由于良好的配体和应变效应，将Pt与Fe、Co、Ni等3d过渡金属(M)合金化，可以减少Pt消耗，提高ORR活性。但是，这种Pt基合金在实际PEMFC操作条件下经常经历急性腐蚀和脱合金过程，表现出快速的降解。因此，目前迫切需要设计有效的策略来提高Pt基合金催化剂的活性和稳定性。

近日，电子科技大学吴睿课题组报道了一种三元L1₀-PtCoIn@Pt核壳催化剂，在PtCo金属间结构中，引入了具有原子半径更大、电负性更低的p区铟(In)元素。In的引入不仅促进了p-d轨道耦合，增强了PtCo纳米合金内的电子相互作用，而且还引入了额外的晶格应变。

理论计算表明，In的掺入改变了Pt的d带中心，优化了含氧中间体的吸附能，加速反应的进行；同时，引入In后，材料的晶格金属原子扩散和溶解的能垒增加，从而提高了L1₀-PtCoIn@Pt的结构稳定性。

电化学性能测试结果显示，L1₀-PtCoIn@Pt催化剂表现出优异的活性和耐久性，在0.9 V下的质量活性高达1.38 A mg_Pt^-1，经过120000个循环后质量活性仅降低了5.1%。此外，利用L1₀-PtCoIn@Pt作为阴极的H₂-O₂燃料电池的峰值功率密度高达1.99 W cm^-2，并在0.9 V处保持高的质量活性(0.73 A mg_Pt^-1)。

更重要的是，在持续60000方波电位循环后，催化剂在0.8 A cm^-2下仍保持其初始质量活性和电池电压。总的来说，该项工作通过引入p区元素有效抑制了Pt基合金的表面和内部金属损失，为未来开发有效的ORR催化剂和推进PEMFC的进一步发展奠定了基础。

Robust p-d orbital coupling in PtCoIn@Pt core-shell catalysts for durable proton exchange membrane fuel cells. Angewandte Chemie International Edition, 2025. DOI: 10.1002/anie.202501805