这项研究由 Hong-Wen Huang 博士(湖南大学)领导。随着环境和能源问题的日益严重，迫切需要从传统的单一化石燃料系统发展为多元化、可再生能源的先进燃料系统。氢作为一种零碳能源载体，是一种很有前途的替代燃料，可以通过质子交换膜燃料电池(PEMFCs)高效地转化为清洁电力，以满足未来的能源需求。与其他能源发电装置相比，PEMFCs具有能量转换效率高、污染小、发电能量可调、工作可靠性高等无可比拟的优势。然而，PEMFCs的发展仍面临诸多挑战，尤其是使用Pt金属作为催化剂的成本较高。
由于 HH 键的解离势垒较低，PEMFC 中的阳极氢氧化反应 (HOR) 通常表现出较低的过电位，在阳极 Pt 负载量为 0.05 mg cm−2 时仅为 5 mV 左右。相比之下，阴极氧还原反应 (ORR) 具有较长的反应路径，涉及四个电子-质子转移过程和高能垒，在相同 Pt 负载下具有高达 300-400 mV 的更高过电势。因此，开发卓越的催化剂以加速缓慢的 ORR 动力学并降低 PEMFC 的成本尤为重要。通过对各种金属紧密堆积表面的理论计算，Pt 拥有靠近火山图顶部的最佳氧中间体吸附自由能 (ΔEo)，使其具有理想的催化 ORR 活性。然而，由于铂的不可替代性，稀缺性和高成本严重限制了其应用。如何优化Pt催化剂的几何结构和配体结构以提高其ORR活性并降低负载量是目前尤为关键的问题。
在此，这篇综述总结了最近在 Pt 基 ORR 电催化剂开发方面取得的重大进展，这些进展可分为两个方向，即增加每个位点的活性和增加活性位点的数量。在这部分之前，这里先讨论ORR机制。特别地， 引入 d带中心理论来解释吸附能与d带中心之间的关系。此外，这里列出了d带中心的调节原理， 即配体效应和几何效应，这为设计具有高本征活性的催化剂提供了指导。最后，提供了用于 ORR 的 Pt 基催化剂当前面临的挑战和未来前景。
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