高熵固溶合金已经在能源转换技术中引起了人们巨大的兴趣。然而，结构有序的高熵金属间化合物（HEI）纳米粒子（NPs）在电催化应用中却很少被报道。鉴于此，北大夏定国教授课题组展示了结构有序的PtIrFeCoCu HEI（PIFCC-HEI）NPs，在氧还原反应（ORR）和H₂/O₂燃料电池方面具有极其优越的性能。

本文要点：

（1）PIFCC-HEI NPs的平均直径为6纳米。原子结构表征包括原子分辨率能量色散光谱（EDS）绘图技术等，证实了PIFCC-HEI NPs的有序金属间结构。作为ORR的电催化剂，PIFCC-HEI/C在0.85 V时达到了7.14 A mg_{noble metals}^-1的超高质量活性，并且在60 000次电势循环中具有非凡的耐久性。

（2）此外，以PIFCC-HEI/C为正极组装的燃料电池在1.0bar的背压下实现了1.73 W cm^-2的超高峰值功率密度，并且在运行80小时后几乎没有工作电压衰减，证明了其在已报道的燃料电池中的顶级性能。

（3）理论计算和实验结果显示，PIFCC-HEI/C在ORR和燃料电池方面的卓越性能归功于其超高活性的面。特别是(001)面为限速步骤提供了最低的活化壁垒，D带中心的最佳下移，以及对ORR电子结构的更有效调节。

（4）这项工作不仅为催化剂中高活性面的制造开辟了一条新的途径，而且还突出了结构有序的高分子纳米粒子在实际燃料电池和其他潜在的能源相关应用中作为足够有效的催化剂。

Guang Feng, Fanghua Ning, Yue Pan, Tao Chen, Jin song, Yucheng Wang, Ruqiang Zou, Dong Su, and Dingguo Xia, Engineering Structurally Ordered High-Entropy Intermetallic Nanoparticles with High-Activity Facets for Oxygen Reduction in Practical Fuel Cells, Journal of the American Chemical Society Article ASAP

DOI: 10.1021/jacs.3c00868

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c00868