近日，化学与分子科学学院副教授房彩虹在质子交换膜燃料电池（PEMFCs）阴极氧还原反应（ORR）低铂催化剂研究上取得重要突破。相关成果以“Superior Intermetallic Pt-Co/C Catalysts with Optimized Triply Metal-Loading, Size, and Ordering-Degree for High-Efficiency and Stable H₂–Air Fuel Cells”为题，发表于材料领域顶级期刊《Advanced Materials》（2026, 38, e23080）。

PEMFCs是交通与固定式发电的高效清洁能源装置，但阴极氧还原反应（ORR）动力学缓慢、铂基催化剂成本高且易衰减，始终是产业化落地的卡点。传统碳载Pt合金虽能部分降铂，却在车辆工况下面临过渡金属溶出、颗粒团聚等问题。而有序金属间化合物（IMC）虽因强Pt-M d-d耦合具备本征稳定优势，却长期受困于“高温退火致粗化、高载量致团聚、高有序致低产率”，难以兼顾“小尺寸−高载量−高有序度”三元指标。

针对该矛盾，该研究工作提出L-半胱氨酸盐酸盐辅助浸渍结合两步煅烧策略，成功制备碳负载Pt-Co IMCs催化剂（Pt-Co-IMCs/C），实现颗粒尺寸2–4 nm、铂载量40–60 wt%、有序度42%–91%的同步调控。定性及定量表征结果揭示金属载量对IMC相形成呈非单调影响—50 wt%载量时颗粒尺寸为2.9 nm，IMC含量达峰值94.5%（含68.4% L10-PtCo与26.1% L12-Pt₃Co），成为小尺寸、高载量及高有序度的黄金平衡点。

性能测试显示，50% Pt-Co-IMCs/C在旋转圆盘电极上ORR质量活性0.80 A/mgPt，为商用PtCo-TKK的1.7倍；3万圈加速衰减后半波电位仅损10 mV，电化学活性面积保留92%。膜电极（MEA）H₂-O₂下0.9 V（vs. RHE）质量活性0.51 A/mgPt，超越美国能源部2025年目标。H₂-空气电池中阴极铂用量仅0.16 mg/cm²时，在80℃/100%RH/150 kPaabs工况下，2.0 A/cm²输出电压为0.603 V，3万圈方波循环后电压衰减11.4%，对应端电压降至0.534 V，满足重载车用工况门槛。DFT计算表明，L10-PtCo表面*OH脱附动力学优化与强Pt-Co d-d轨道耦合，是高活性高稳定性的根源。

该工作把“载量−尺寸−有序度”三元优化集成于到同一催化剂上，为低铂、高耐久PEMFC阴极催化剂的理性设计提供了实验与理论支撑，有望推动燃料电池催化层降本与寿命提升。

论文第一作者为房彩虹老师、胡允芹（硕士研究生），通讯作者为房彩虹（安徽师范大学）、梁海伟（中国科学技术大学）、蒯龙（安徽工程大学）。安徽师范大学为第一通讯/完成单位。原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202523080。