李瑞松，刘亚琳，田浩，王谦，饶鹏，李静，贾春满，田新龙

（1 海南大学化学工程与技术学院，海南 海口 570228；2 海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室，海南 海口570228；3 海南省精细化工重点实验室，海南 海口 570228）

人类社会的快速发展使得世界各国对能源的需求量越来越大，伴随产生的环境问题也日益严重，开发新型、可持续、环境友好的能量转化技术与器件已成为势在必行的发展策略[1-2]。其中，燃料电池是一种将燃料和氧化剂中化学能直接转化为电能的能量转化装置，具有高比能量、低噪声、环境友好等优势，近年来备受能源研究者关注。然而，作为燃料电池电极的关键反应，阴极氧还原反应（oxygen reduction reaction，ORR）和阳极有机小分子氧化反应均受限于缓慢的动力学过程和过高的反应能垒等因素[3]，从而很大程度上降低了燃料电池的能量转化效率。经过长期的探究发现，贵金属铂（Pt）因其特殊的d 轨道电子结构而展示出较好的O2分子吸附和解离特性，进而表现出高ORR 活性，被认为是当前理想的燃料电池电极催化剂[4]。

与此同时，燃料电池的产业化过程面临成本高、抗毒性弱、稳定性差等诸多问题。具体归因于以下几点：①“火山图”理论[5]表明，单晶Pt材料与含氧物种的结合能较高，使得含氧物种难以从催化剂表面脱附，导致ORR 动力学过程缓慢，从而影响燃料电池的整体性能。为了满足燃料电池汽车所需的功率密度，Pt 负载量需达到0.3～0.4mg/cm2。②长期运行稳定性差，一方面高Pt 负载量的催化剂在电催化环境中长时间循环容易发生团聚，导致电化学比活性面积减小，进而影响催化活性和稳定性；……