对碳中性能源日益增长的需求激发了人们对通过水电解生产绿色氢的兴趣[1],[2]。作为电化学氢生产中的关键阴极半反应，氢演化反应（HER）显著影响了水分解系统的整体能源效率[3],[4]。在酸性介质中，HER电催化剂必须同时具备快速反应动力学、高效的贵金属利用率以及在腐蚀性操作条件下的长期结构稳定性[5],[6]。
由于其近乎理想的氢吸附自由能和优异的内在动力学，铂仍被认为是酸性HER的基准催化剂[7],[8],[9]。然而，由于其高昂的成本、低原子利用率以及在合成和操作过程中铂纳米颗粒易发生迁移、聚集和界面不稳定的问题，其大规模应用受到限制[10],[11],[12]。为了解决这些问题，合金化被广泛认为是提高基于铂的催化剂HER性能的有效策略，同时减少铂的使用量[13],[14],[15]。特别是，过渡金属的掺入可以调节铂的电子结构、晶格应变和局部配位环境，从而优化氢中间体的吸附/脱附行为并加速HER动力学[16],[17],[18]。例如，Ban等人将Nb和Al引入基于铂的系统中，制备了一种三元非晶薄膜催化剂，通过这种方式同时调节了局部电子结构和晶体缺陷，从而增加了电化学活性位点并改善了氢中间体的吸附/脱附行为[19]。Baldan Isik等人通过改进的一锅法制备了不同组成的三元PtCuNi纳米合金，证明了合理调节三元组成和纳米结构可以显著减少贵金属的使用量，同时保持高活性和长期稳定性[20]。除了过渡金属外，稀土元素Ce在基于铂的电催化系统中也展现了独特的优势。Jiang等人报告称，在均匀分散在SiO2表面的Pt-稀土（Ce、La、Y）合金催化剂中，稀土元素的引入不仅促进了铂合金的形成，还通过电子转移对铂的催化位点进行了协同调节，从而显著提高了催化性能[21]。Xiao等人设计了一种由Pt-Ce合金纳米颗粒和原子级分散的Pt-Nx/Ce-Nx双位点组成的电催化剂，表明Ce的掺入通过调节关键中间体的吸附行为并与其协同作用，提高了催化活性和结构稳定性[22]。这些研究表明，Ce和过渡金属的协同掺入对于进一步优化以铂为中心的活性位点的反应障碍和中间体吸附行为具有前景。
尽管先前的研究已经证实多金属合金化可以有效改善基于铂的催化剂的电子结构和HER性能，但大多数研究主要集中在合金引起的电子效应上，而对活性位点的可及性、抵抗纳米颗粒聚集的能力、坚固的金属-载体相互作用（MSI）以及电子转移的协同增强作用关注较少[23],[24],[25]。在这方面，载体工程为构建高效的基于铂的多金属催化剂提供了另一种策略[26],[27]。杂原子掺杂的碳材料因其优异的导电性、化学稳定性和可调的界面性质而受到广泛关注[28],[29],[30]。其中，生物质衍生的碳材料特别吸引人，因为它们天然形成的连通孔道、层次化的多孔结构和丰富的O/N含量的表面官能团有利于前驱体的渗透、受限的纳米颗粒生长和界面锚定[31],[32]。这些特性还有助于促进电荷转移、结构稳定性和活性位点的利用[33],[34]。因此，将基于铂的多金属合金化与生物质衍生的O/N功能化多孔碳载体相结合，有望同时实现电子结构的优化、颗粒的稳定性和界面的增强。
基于以上考虑，本文提出了一种基于生物质细胞的策略，通过三金属共浸渍、冷冻干燥和原位碳化/共还原方法，制备了锚定在O/N功能化多孔碳上的PtCeCu三元纳米合金（PtCeCu@O/N-C）。与主要依赖于合金组成的传统基于铂的多金属催化剂不同，该系统结合了以铂为中心的三元合金化、孔隙限制效应和O/N辅助的界面锚定作用，从而实现了高度分散的纳米颗粒、增强的金属-载体相互作用（MSI）以及在低铂载量下的界面可及性。得益于这些协同效应，优化的PtCeCu@O/N-C催化剂仅含有10.27 wt%的铂，但在10 mA·cm^-2电流密度下表现出30.59 mV的过电位，Tafel斜率为19.8 mV·dec^-1，并在0.5 M H2SO4溶液中具有140小时的优异长期稳定性。这项工作为设计用于酸性HER的低铂载量电催化剂提供了有效策略，并为合金工程、限制效应和增强MSI在高效氢演化中的协同作用提供了新的见解。
