近日，生物医学工程学院沈心怡特任副研究员与国家同步辐射实验室姚涛教授团队合作，在电催化氧还原反应研究领域取得新进展，相关研究成果以“Symmetry-Breaking Modulation of Platinum Sites in Multicomponent Alloy for Efficient Oxygen Reduction Reaction”为题发表于《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。
图1. 对称性破缺的结构特征及其对催化性能的调控机制
氧还原反应是质子交换膜燃料电池的关键步骤，其缓慢的动力学过程严重制约了电池性能。目前商业铂基催化剂仍存在活性与稳定性难以兼顾的问题，尤其是合金催化剂在长期运行中易发生过渡金属溶解和结构坍塌。因此，如何在提升催化剂本征活性的同时增强其结构稳定性，是电催化领域亟待解决的关键科学问题。
针对上述瓶颈，本研究提出了一种对称性破缺调控策略，通过构建PtFeCoCu多组分合金，在原子尺度引入配位不均一和各向异性应变，实现对铂活性位点电子结构的精准调控，从而显著提升氧还原活性与耐久性。研究结合原位谱学与理论计算，系统揭示了对称性破缺在促进反应中间体转化及抑制金属溶解中的关键作用，并建立了从结构到性能的清晰关联。该策略突破了传统合金设计中有序结构的限制，为开发兼具高活性与高稳定性的燃料电池催化剂提供了新思路。
中国科学技术大学姚涛教授、曹林林、刘潇康、孙梅、华中科技大学杨利明教授为论文共同通讯作者，沈心怡特任副研究员为论文第一作者，该工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助，也获得国家同步辐射实验室、北京同步辐射装置、上海同步辐射光源以及中国科大理化科学实验中心、苏州高研院理化实验平台等相关平台的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.5938299
（生物医学工程学院）
