王志達(dá)，甘 源，閆常峰 ，劉光華

(1.中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所 中國(guó)科學(xué)院可再生能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣東省新能源和可再生能源研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；2.百大新能源股份有限公司，廣東 東莞 523808)

氧還原反應(yīng)(ORR)作為質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的首選陰極反應(yīng)，包含多個(gè)反應(yīng)基元，涉及多種中間態(tài)粒子，歷程異常復(fù)雜[1-3]。且由于ORR的高度不可逆性，氧電極反應(yīng)總是伴隨著過(guò)高的超電勢(shì)(＞0.25 V)，存在陽(yáng)極燃料滲透、陽(yáng)極燃料與氧競(jìng)爭(zhēng)催化活性位點(diǎn)，導(dǎo)致混合電位及催化劑中毒問(wèn)題[4]。因此，開(kāi)展高活性、長(zhǎng)壽命電極材料的研究對(duì)理解電催化材料ORR 機(jī)理、調(diào)控催化反應(yīng)過(guò)程有著重要作用[5]。以各種金屬為催化劑所開(kāi)展的研究表明，金屬類材料的氧還原活性與氧原子的吸附能之間呈現(xiàn)火山型關(guān)系[6]。金屬鉑具有優(yōu)良分子吸附和離解行為，催化活性高，是目前ORR 電極催化劑的主要材料[7-8]。但由于鉑資源稀缺，價(jià)格昂貴，因此提高鉑利用率、降低鉑擔(dān)載量(從目前0.5 g/kW的水平降低到0.2 g/kW 以下)、開(kāi)發(fā)高比質(zhì)量活性的鉑催化劑，一直是PEMFC 領(lǐng)域的重點(diǎn)研究課題之一[9]。

鉑基負(fù)載型催化劑是最常用的PEMFC 陰極催化劑，早期研究主要以提升催化劑活性位點(diǎn)數(shù)量為主，采用碳納米球[10]、碳纖維[11]、碳納米管[12]、石墨烯[13]等具有超高比表面積的碳材料為載體。隨著納米技術(shù)發(fā)展，除載體外，納米鉑顆粒的ORR 催化活性和壽命的提升也日益受到關(guān)注[14]，立足于粒徑、形貌、組分等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低鉑擔(dān)載量的同時(shí)兼顧活性位點(diǎn)數(shù)量及提升耐久性[15]。本文對(duì)PEMFC 陰極納米鉑催化劑顆粒的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為相關(guān)研究的開(kāi)展提供參考。

1 納米鉑顆粒

1.1 尺寸優(yōu)化

隨著納米鉑顆粒尺寸減小，催化劑顆粒表面鉑原子配位數(shù)減少，活性比表面積隨之增大，擁有的活性位點(diǎn)數(shù)量也將增多[16]。在納米尺度上，小尺寸效應(yīng)將使催化劑活性比表面積增加至峰值[17]。由于ORR 只發(fā)生在催化劑表面層，內(nèi)層原子的利用率很低。因此顆粒尺寸越小，表面原子占比越高，也越有利于提高鉑的利用率[18]。然而，納米鉑顆粒的穩(wěn)定性隨著尺寸減小將明顯下降，進(jìn)而發(fā)生氧化失活；此外，過(guò)于微小的納米鉑顆粒會(huì)由于過(guò)高的Pt-O 結(jié)合能而降低ORR 活性。Wang 等[19]研究發(fā)現(xiàn)，納米鉑粒徑在2～5 nm 時(shí)，氧還原質(zhì)量活性最高；較窄的尺寸分布能夠保證活性位點(diǎn)的均勻分布，利于提升催化活性。Shao 等[20]系統(tǒng)研究了1.3～4.65 nm 的納米鉑催化劑，發(fā)現(xiàn)納米鉑尺寸為2.2 nm 左右時(shí)具有最好的質(zhì)量活性。

王鴻輝等[21]指出，質(zhì)量活性的變化規(guī)律與粒徑變化時(shí)晶面變化有關(guān)；而耐久性的變化規(guī)律則與粒子的熱力學(xué)穩(wěn)定性有關(guān)，粒徑越大，粒子的表面吉布斯自由能越低，越趨于穩(wěn)定。近年來(lái)開(kāi)發(fā)的納米鉑催化劑制備技術(shù)，包括化學(xué)氣相沉積、氣體冷凝、電化學(xué)沉積、溶膠法、溶膠-凝膠技術(shù)、浸漬技術(shù)等方法[22]，其粒徑大小主導(dǎo)因素為穩(wěn)定劑、熱處理溫度和pH 值[19,23]。

在還原后的鉑顆粒經(jīng)歷成核、進(jìn)化的過(guò)程中，穩(wěn)定劑附著于顆粒表面，使得顆粒之間存在一定排斥力，以確保顆粒不會(huì)過(guò)量團(tuán)聚，從而形成間隔一定的均勻、分散的空間分布。穩(wěn)定劑分為兩大類：一類是離子型穩(wěn)定劑[24]，如醋酸鈉(SA)[25]、四辛基溴化銨(TOAB)[26]、檸檬酸(CA)[27]、十六碳烷基三甲基溴化銨(CTAB)[28]、油酸胺(OAM)[29]等；另外一類是非離子表面活性劑或高分子聚合物，包括：聚乙烯吡咯烷酮(PVP)[30]、聚二乙烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)[31]、四氫呋喃(THF)[32]等。

熱處理溫度也是影響鉑催化劑顆粒大小的因素之一[33]。在還原法生長(zhǎng)納米鉑顆粒的過(guò)程中，為預(yù)防催化劑顆粒出現(xiàn)大規(guī)模的團(tuán)聚、活性表面積下降以及尺寸分布范圍擴(kuò)大等問(wèn)題[34]，需采取適中的溫度范圍。為了確保顆粒尺寸在5 nm 以下，通常選取的催化劑后處理溫度范圍在700℃以內(nèi)[19]。

pH 值在不同生長(zhǎng)環(huán)境中對(duì)鉑基納米顆粒尺寸控制的敏感度不同[35]。Fang 等[36]開(kāi)發(fā)了一種在碳載體上生長(zhǎng)納米鉑顆粒的均勻沉積技術(shù)，以緩慢增加生長(zhǎng)體系的pH 值實(shí)現(xiàn)小且均勻的顆粒尺寸。當(dāng)調(diào)節(jié)初始前驅(qū)體pH 的尿素用量逐漸增加時(shí)，催化劑顆粒的尺寸將會(huì)因?yàn)闅溲醺鎿Q水分子或氯離子引起的空間收縮效應(yīng)以及靜電排斥作用而下降；Kim[37]用上述方法，在pH 為9～10 的范圍時(shí)獲得了粒徑最小的催化劑顆粒。Rusnaeni 等[38]運(yùn)用多元醇輔助生長(zhǎng)技術(shù)，以不同濃度NaOH 調(diào)節(jié)生長(zhǎng)體系pH(pH=7、10、12、13)，獲得了火山式的催化劑尺寸演變過(guò)程。

1.2 晶面調(diào)控

為了減小表面能及總的過(guò)量自由能，納米鉑顆粒生長(zhǎng)完成后自發(fā)暴露的封端晶面為基礎(chǔ)晶面(100)及(111)[39]。而當(dāng)顆粒以至少一個(gè)密勒指數(shù)大于單位值的高指數(shù)晶面封端時(shí)，如(hk0)(四六面體)、(hkk)和(hhk)(三八面體)，由于高指數(shù)晶面中的臺(tái)階、邊緣、扭折處高密度低配位鉑原子的存在[40]，催化活性將明顯高于基礎(chǔ)晶面[41]。Wang 等[42]制備了粒徑約8 nm 的鉑立方體，氧化原活性是商業(yè)鉑催化劑活性的2 倍，進(jìn)一步通過(guò)反應(yīng)溫度控制，制備了多面體、立方體及截角立方體結(jié)構(gòu)，并測(cè)試了其ORR催化活性[43]。

對(duì)不同制備技術(shù)而言，封端劑、還原劑、前驅(qū)體的種類與濃度，生長(zhǎng)時(shí)間，溫度調(diào)控均能實(shí)現(xiàn)納米鉑顆粒的構(gòu)型控制，其中以封端劑的研究最為廣泛。封端劑分為有機(jī)封端劑和無(wú)機(jī)封端劑兩類，兩者封端原理相同：不同鉑晶面電子結(jié)構(gòu)以及原子排布不同，使鉑晶面對(duì)封端劑吸附能力不同，進(jìn)而造成各晶面生長(zhǎng)速度不同；封端劑有選擇性或有差異地吸附到了顆粒表面，納米顆粒的封端晶面便能夠被控制[44]。常用的有機(jī)封端劑包括有機(jī)胺類、環(huán)氧乙烯-丙烯-聚氧乙烯共聚物等[45]，無(wú)機(jī)封端劑主要包括鹵素離子以及小分子等[46]。Tian 等[47]通過(guò)化學(xué)還原法，在酸性條件下以抗壞血酸(AA)為封端劑，制備并研究了包含(730)、(210)、(520)三類高指數(shù)晶面的24 面體，認(rèn)為氫氧基元對(duì)鉑核表面的吸附是獲得該復(fù)雜結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素；Ma 等[48]等運(yùn)用多元醇輔助生長(zhǎng)技術(shù)，以HCl 為封端劑，獲得了三足、四足、六足以及八足的納米鉑顆粒構(gòu)型，通過(guò)不同濃度HCl 的氧化刻蝕作用可控制獲得不同分支數(shù)的多足顆粒，由于分支間存在的高密度晶面臺(tái)階以及高指數(shù)晶面構(gòu)造，該納米鉑催化劑在催化氧化過(guò)程中，表現(xiàn)出了超越商用Pt/C 催化劑10 倍以上的活性。

這些研究調(diào)控不同晶面上原子的生長(zhǎng)速率，選擇性地促進(jìn)某些特定面的形成，從而改變了材料的催化性能。但由于設(shè)計(jì)的封端面或結(jié)構(gòu)的表面能及自由能較高，容易在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生顆粒團(tuán)聚或形狀變化[49]，耐久性不佳。對(duì)于催化活性研究，關(guān)于高指數(shù)納米粒子改善耐久性的報(bào)道很少，Xia 等[50]通過(guò)化學(xué)法制備了具有(740)高指數(shù)晶面的內(nèi)凹納米鉑粒子，經(jīng)過(guò)5000 圈的掃描后，活性面積幾乎無(wú)衰減。

1.3 形貌調(diào)控

除制備高指數(shù)晶面納米鉑顆粒外，一些特殊的制備方法及技術(shù)，能構(gòu)造出滿足低鉑擔(dān)載量及高催化活性的特殊納米顆粒結(jié)構(gòu)。如模板輔助法也可以實(shí)現(xiàn)納米鉑顆粒構(gòu)型控制，為催化劑生長(zhǎng)提供限域效應(yīng)或者功能化輔助結(jié)構(gòu)[51]。Sui 等[52]以三氧化二鋁(AAO)為模板，通過(guò)電化學(xué)沉積技術(shù)，獲得了鉑基納米管結(jié)構(gòu)；Cheng 等[53]在聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸上用化學(xué)還原法直接沉積鉑前驅(qū)體，獲得了網(wǎng)狀的催化劑結(jié)構(gòu)。此外，Koh 等[54]采用三嵌段的高分子共聚物在有機(jī)溶液-水相中自組裝了納米鉑顆粒生長(zhǎng)的模板，該球形納米模板的中間層為可負(fù)載鉑前驅(qū)體的聚乙烯基吡啶，還原前驅(qū)體后，得到了空心的納米鉑顆粒；Chen 等[55]對(duì)PtNi3納米多面體顆粒進(jìn)行了選擇性地腐蝕，得到了挖空式框架結(jié)構(gòu)的3D 納米催化劑顆粒，通過(guò)熱處理，該結(jié)構(gòu)框架上包裹了以Pt(111)面封端的鉑單晶層。由于極高的鉑利用率，該結(jié)構(gòu)最后展示出超過(guò)商業(yè)Pt/C 催化劑22倍的ORR 活性。

2 納米鉑合金材料

2.1 合金化

利用非鉑金屬與鉑混合制備合金催化劑，是目前實(shí)現(xiàn)低擔(dān)載量且高活性方面較成功的設(shè)計(jì)，并且獲得了廣泛而全面的研究[56]。合金化不僅可以減少鉑用量、降低催化劑成本(通常占電池總成本的30%至40%)[19]，甚至能獲得2 到4 倍于純鉑的催化活性[57]。以非貴金屬與鉑結(jié)合研究占主導(dǎo)，非貴金屬相的混合方式、種類選擇、含量配比等要素是合金化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。合金化中，金屬原子主要有3 種混合方式：隨機(jī)式、團(tuán)簇式、有序式，而以有序式更能優(yōu)化鉑催化性能[58]。合金的非貴金屬相的選擇一般有鈷[59]、鎳[60-61]、鐵[62]、鈀[63]、鉻[64]、鉬[65]、錳[66]、鋁[67-68]等，其中以鈷、鎳、鐵混合的合金催化劑活性最高[55]。研究表明，合金化提升催化活性有以下幾種因素：較短的Pt-Pt 原子結(jié)合距離導(dǎo)致的壓縮應(yīng)變[69]；過(guò)渡金屬分解導(dǎo)致的高粗糙鉑表面[70]；多相金屬間應(yīng)力或配體效應(yīng)導(dǎo)致的鉑原子d 帶中心下移[71]或d 帶空缺變化[72]；非貴金屬原子表面摻雜導(dǎo)致的ORR 中間產(chǎn)物吸附排斥等[73]。這些因素或是優(yōu)化Pt-O 結(jié)合能，或是增加鉑活性位點(diǎn)數(shù)量，或是抑制鉑中毒，進(jìn)而提升性能。也有部分關(guān)于貴金屬與Pt 合金研究，如Wang 等[74]研究了PtM/Pd(111) (M=金、鋨)表面層的活性位，發(fā)現(xiàn)不同活性位點(diǎn)在氧還原過(guò)程中會(huì)按不同的氧還原機(jī)理進(jìn)行，改變合金表面雜原子的濃度可以使鉑原子受到配位效應(yīng)影響進(jìn)而使ORR 基元反應(yīng)能壘相近，從而調(diào)控?fù)诫s元素配比可以實(shí)現(xiàn)催化活性的提升。

鉑催化劑合金化制備中最常用的方法是溶膠法，側(cè)重于除尺寸、形狀控制之外的組分控制。鉑原子與其他金屬原子在溶液中按設(shè)計(jì)比例同時(shí)還原成核并生長(zhǎng)。溶膠法需要可熱分解的金屬前驅(qū)體以完成還原過(guò)程，同時(shí)需要較強(qiáng)的還原劑，如NaBH4、肼、氫氣等[39,75]，以確保合金比例前后一致，實(shí)現(xiàn)各金屬前驅(qū)體以合適速率同時(shí)還原。Liu 等[76]用鉑與鈷的乙酰丙酮化物，熱分解得到了合金比例按設(shè)計(jì)的Pt70Co30催化劑；Lee 等[77]以鉑及釕的乙酰丙酮化物為前驅(qū)體，十六烷二醇為還原劑，油酸為穩(wěn)定劑，通過(guò)二醇的長(zhǎng)鏈與穩(wěn)定劑耦合控制合金組分的成核生長(zhǎng)，獲得了PtRu 合金。此外，溶膠法還能制備鉑的金屬間化合物，從而獲得有序式原子混合的合金[78]，實(shí)現(xiàn)合金類型中最適合優(yōu)化鉑催化活性的設(shè)計(jì)。Wang 等[79]以H2PtCl6·H2O、CoCl2·H2O為前驅(qū)體，通過(guò)溶膠法獲得了有序的Pt3Co 金屬間化合物納米顆粒。以溶膠法制備并研究該種成分明確、結(jié)構(gòu)有序的金屬間相，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)可控效應(yīng)，包括結(jié)構(gòu)、幾何及電子效應(yīng)的有力途徑[80-81]。

2.2 核殼結(jié)構(gòu)

核殼化是合金化的進(jìn)一步發(fā)展，二元PtMx(如PtNix、PtCox、PtCux等)類材料作為催化劑，在燃料電池陰極反應(yīng)一定時(shí)間，或以此類材料為前驅(qū)體，除去表層的活潑金屬元素后，在適當(dāng)溫度下進(jìn)行退火，形成的大多數(shù)是鉑包覆層(Pt-monolayer、Pt-skin或Pt-skeleton)的核-殼(Core-Shell)結(jié)構(gòu)[82]。以過(guò)渡金屬等為核構(gòu)造的納米鉑催化劑在保證活性面積的同時(shí)有效減少了鉑擔(dān)載量，并通過(guò)核材料與鉑殼層間的協(xié)同作用優(yōu)化了表層鉑對(duì)氫氧基元(OHad)的吸附[83]。Zhang 等[84]提出，ORR 可簡(jiǎn)單理解成一個(gè)氧氣分子吸附在催化劑表面后O-O 鍵斷裂和O-H 鍵生成的過(guò)程，鉑原子的d 軌道態(tài)密度中心位置與吸附物種的吸附能密切相關(guān)。高的中心位置將存在更多d 帶空穴，進(jìn)而傾向于更強(qiáng)的吸附作用，反之則減弱吸附[73]。由此，可通過(guò)核材料調(diào)控殼層鉑的d軌道態(tài)密度中心位置來(lái)優(yōu)化其催化活性。

利用引入金屬與鉑的電子結(jié)構(gòu)效應(yīng)或協(xié)同作用等，提高核-殼類納米鉑材料的反應(yīng)活性和耐久性，是目前ORR 催化劑研究的重點(diǎn)領(lǐng)域，其主要關(guān)注點(diǎn)是鉑殼層。Stamenkovic 等[85]對(duì)PtNi 框架式合金結(jié)構(gòu)研究后指出，ORR 動(dòng)力學(xué)依賴于鉑在催化劑表面的分布，均勻的鉑殼層展示出最高的催化活性。不斷減少載鉑量、提高鉑利用率并強(qiáng)化兩相界面各效應(yīng)對(duì)Pt-O 吸附能調(diào)控力度，研究方向從組裝均勻的納米級(jí)厚度鉑殼層結(jié)構(gòu)發(fā)展到目前的生長(zhǎng)單原子層鉑或可控原子層鉑，并趨向于開(kāi)發(fā)超薄殼層的核-殼結(jié)構(gòu)。Shao 等[86]利用銅欠電位沉積技術(shù)在3 nm的金納米顆粒的特定晶面上沉積了鉑單層薄膜，打破了通常金核對(duì)鉑殼層產(chǎn)生拉伸應(yīng)變的規(guī)律，所得催化劑ORR 活性是同尺寸鈀為核時(shí)的1.6 倍。Xie等[87]通過(guò)動(dòng)力學(xué)方法制備了1～6 個(gè)原子層可控的Pd-Pt 立方體核-殼結(jié)構(gòu)，其中鉑原子層數(shù)為1 時(shí)質(zhì)量比活性(mass activity)最高，為2 或3 時(shí)面積比活性(specific activity)最高。Vukmirovic 等[88]研究發(fā)現(xiàn)，在鉑殼層表面摻入其他金屬能一定程度上抑制OH 物種吸附，防止鉑中毒。Adzic 等[89]將金、鈀、銠、銥、鋨、錸等摻入單層鉑殼中抑制鉑中毒，所得的Pd-PtRe 催化劑的催化活性是商用Pt/C 的4～4.5 倍。核-殼結(jié)構(gòu)催化劑由于金屬間協(xié)同作用[90]，展現(xiàn)出了超越單金屬納米材料的催化性能。并且由于不同組分的催化劑在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中具有特定反應(yīng)機(jī)理[91]，使雙/多金屬納米材料具有多種功能，可以實(shí)現(xiàn)單金屬催化劑前所未有的化學(xué)轉(zhuǎn)化從而提高選擇性。

相對(duì)于殼層控制整個(gè)結(jié)構(gòu)的介質(zhì)適應(yīng)性、分散性、穩(wěn)定性、選擇性、有序識(shí)別等，核層成分主要提供催化劑顆粒的支撐，并降低鉑消耗。也有研究將核成分單核材料拓展到二元合金核材料，用比單質(zhì)金屬更加多樣性的電子及晶體結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步拓寬兩相界面各效應(yīng)對(duì)Pt-O 吸附能的調(diào)控范圍[89]。目前報(bào)道過(guò)的核殼結(jié)構(gòu)催化劑合金核多以鈀合金為主，制備方式多為欠電位沉積技術(shù)及脫合金技術(shù)，如PdCo[92]、PdNi[93]、PdFe[94]、PdCu[95]、PdIr[96]、PdAu[97]等。Xia 等[98]制備的碳納米管負(fù)載的Pd@Pt核殼催化劑，質(zhì)量比活性比商業(yè)Pt/C 催化劑高7～9倍，過(guò)氧化氫產(chǎn)率僅為0.148%(相比于商業(yè)Pt/C 催化劑降低了85.9%)；Shao 等[93,95]制備的PdCu@Pt催化劑得到相當(dāng)于Pt/C 催化劑14 倍的ORR 活性。

3 結(jié)語(yǔ)及展望

綜上，目前納米鉑顆粒催化劑在調(diào)控手段方面的研究，旨在降低鉑使用量，最大限度提升鉑利用率和活性。從尺寸、晶型及形貌等主控因素來(lái)看，制備尺寸、晶型及形貌可控的催化劑，研究表面原子排布、微觀形貌結(jié)構(gòu)、晶型等與催化劑活性間的構(gòu)效關(guān)系，研究催化劑的組分、形貌及結(jié)構(gòu)在ORR過(guò)程中的變化規(guī)律，以提高鉑基催化劑的ORR 活性和利用率[99]；從設(shè)計(jì)方法來(lái)看，核殼化是目前鉑基納米催化劑制備中比較成功的一類，因?yàn)殡姌O反應(yīng)一般發(fā)生在納米催化劑表面層，以非貴金屬為核替代部分鉑元素，不僅可以大幅度降低鉑的使用量、提高鉑利用率，還可以通過(guò)非貴金屬與鉑之間的協(xié)同作用，優(yōu)化鉑元素對(duì)氫氧基元的吸附，提高鉑基納米催化劑的反應(yīng)催化活性；但由于非貴金屬種類繁多，物理化學(xué)性質(zhì)有較大差異，尤其是在酸性環(huán)境中，一些非貴金屬元素(如鐵、銅、鎳等)耐腐蝕性不佳，因此非貴金屬核殼類鉑基納米催化劑在質(zhì)子交換膜燃料電池應(yīng)用方面仍面臨較大的挑戰(zhàn)。

此外，以上所述調(diào)控手段更傾向于鉑基納米催化劑單一顆粒納米性質(zhì)(如小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng))及催化活性。而從催化劑在質(zhì)子交換膜陰極的應(yīng)用來(lái)看[100]，筆者認(rèn)為同時(shí)也應(yīng)考慮到納米催化劑顆?？傮w分布及宏觀性活性的提升，由低維度(如納米點(diǎn)、線、載體等)提升至高維度，使鉑基納米催化劑宏觀性有序分布，構(gòu)筑有序結(jié)構(gòu)三相界面，以解決催化劑顆粒之間、或催化劑顆粒和電解質(zhì)之間阻擋質(zhì)量傳遞和電子傳遞的遷移阻擋物存在；在催化劑反應(yīng)動(dòng)力學(xué)上，氧還原反應(yīng)討論更多的是反應(yīng)途徑，仍需優(yōu)化反應(yīng)過(guò)程，進(jìn)一步降低中間體如氧基元(Oad)、氫氧基元(OHad)等在催化劑表面活性位上的吸附，探明鉑催化劑表面結(jié)構(gòu)對(duì)ORR 速率的影響。

作者研究組近期將嵌段共聚物自組裝用于納米鉑催化劑設(shè)計(jì)中[101]，控制組裝過(guò)程的開(kāi)始、結(jié)束或逆向進(jìn)行[102]，可形成多種尺度的納米鉑結(jié)構(gòu)。近期通過(guò)二次自組裝制備了金屬/聚合物雜化二維六角網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[103]，在此基礎(chǔ)上探索了有序納米鉑顆粒陣列在尺寸、間距、形狀上的控制[17]，進(jìn)一步測(cè)試了鉑有序陣列催化劑在PEMFC 電池中的ORR 電催化性能，研究了自組裝參數(shù)、催化劑陣列形貌參數(shù)以及燃料電池性能三者間的關(guān)系[104]。結(jié)果表明，有序陣列鉑催化劑在PEMFC 應(yīng)用中有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，構(gòu)造出的功能性鉑自組裝有序結(jié)構(gòu)有明確的形貌結(jié)構(gòu)參數(shù)，為進(jìn)行ORR 機(jī)理研究提供了獨(dú)一無(wú)二的條件。有序化可作為開(kāi)發(fā)高活性、高穩(wěn)定性、低擔(dān)載量鉑催化劑的未來(lái)途徑，在燃料電池催化劑制備中具有極高的研究?jī)r(jià)值及應(yīng)用價(jià)值。