预期研究方案
本项目拟利用微波工艺和化学腐蚀工程原位制备燃料电池 Pt 及合 金催化剂，优选不同 Pt 前驱体、 3d 轨道过渡金属（Fe、Co、Ni 等）、 稀土元素 RE(RE=La、Ce、Gd 等)前驱体和不同碳载体（0 维-3 维碳载体） 进行微波反应制备多孔高性能耐久性碳载 Pt 及合金催化剂。通过在微 波反应过程中精准调控反应条件（功率、时间、温度）等技术参数、前 驱体配比、腐蚀离子来源与种类等进一步优化催化剂的形貌、多级孔道 以及活性位点密度，最终实现 Pt-RE/C 催化剂。采用先进 SEM、TEM 等进行结构表征，原位拉曼表征 ORR 过程中关键中间物种的原位吸收光谱， 在硫氛根溶液中进行毒化试验等多种电化学测试方法研究 Pt-RE/C 催化 剂的活性和稳定性通过燃料电池的测试平台评估催化剂的实际应用性 能，并借助理论技术和原位电化学表征技术揭示催化剂稳定性能与结构 的构效关系以及催化过程中聚合和中毒机制，最终实现高性能 Pt-RE/C 催化剂的原位制备与优化。
创新性：
（1）利用过渡金属已发生反应的特点，采用电化学腐蚀技术可有 效实现对 Pt 合金催化剂结构的刻蚀效应， 既能有效形成多级孔道的 Pt-RE/C 催化剂，又能精准提高催化剂活性位密度。
（2） 引入稀土或稀土氧化物形成 Pt-RE/C 催化剂，稀土元素的掺 入可以通过应力效应和配体效应来改变合金催化剂金属的电子态，可有 效消除羟基自由基，从而提高了铂纳米颗粒催化剂的活性和选择性，同 时使其催化寿命延长，从而提高燃料电池的综合性能。
预期成果
1.研究出 3 种 Pt-RE/C 催化剂制备工艺；
2.催化剂性能达）单原子碳基催化剂实现在 25℃下的酸性 ORR 活 性>30 A/g@0.82V，加速测试 10000 (100 mV/s, 0.6-1.0 V)次循环后， 在 0.82 V vs.RHE 的动力学电流损失小于 40%。利用制备的单原子催化 剂组装的碳基阴极质子交换膜燃料电池最大功率≥1.2 W/cm2@ 80℃ , 在 0.9 ViR-free 的电流密度达 30 mA/cm2（在 0.8 ViR-free 的电流密 度达 400 mA/cm2），能量转换效率>65% (LHV），寿命≥1000 小时。
3.发表行业顶级期刊（领域前 2%）发表论文 5-6 篇，申请国家发明 专利 7-8 项，美国 PCT 专利 5-6 项，欧洲 PCT 专利 5-6 项
培养硕士研究生 10 名，博士研究生 2 人。
