硼间隙掺杂有序Pt3Co纳米粒子中的电子协同效应增强了质子化过程：在锌-空气电池中实现高效氧气还原的应用

《Advanced Energy Materials》：Electron Synergism in Boron Interstitial Doping Ordered Pt3Co Nanoparticles Enhances the Protonation Process: Application to Efficient Oxygen Reduction in Zinc-Air Batteries

B-Pt3Co纳米颗粒负载于碳纳米 bowls（B-Pt3Co/CNBs）通过硼原子掺杂实现d带中心负移，增强氧还原反应（ORR）活性与稳定性， onset potential达1.095 V（vs RHE），循环50,000次性能衰减可忽略，电子结构调控优化质子化/脱附过程，降低反应能垒。

　　

摘要

有序的金属间化合物Pt₃Co是用于氧电催化的非常有前景的合金材料，但由于铂（Pt）的催化活性较低且成本较高，这些材料在实际应用中尚未得到广泛使用。在本研究中，通过在碳纳米碗（B-Pt₃Co/CNBs）上负载掺杂硼原子的Pt₃Co纳米颗粒来提高氧还原反应（ORR）的性能。引入硼原子导致d带中心相对于Pt₃Co发生负位移，随后的还原过程使得B-Pt₃Co纳米颗粒均匀地负载在碳纳米碗上。实验结果表明，B-Pt₃Co/CNBs在氧还原反应中表现出最佳的催化性能：起始电位为1.095 V（相对于标准氢电极RHE），半波电位为0.985 V（相对于标准氢电极RHE），并且具有优异的催化稳定性，即使经过50,000次循环后活性也没有显著下降。实验和理论计算表明，高电负性的类金属硼的引入使铂原子失去电子，从而改变了Pt₃Co的电子结构，减弱了Pt-O键的强度，并加速了B-Pt₃Co/CNB表面O*的质子化和脱附过程，降低了氧还原反应中决定反应速率的步骤的能量障碍。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。