高用量的昂贵铂（Pt）基催化剂在阴极上缓慢的氧还原{attr}3{attr}3225{/attr}3{/attr}（ORR）动力学，严重阻碍了质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cells, PEMFCs）的商业化。因此，迫切需要通过在保持高耐久性的同时有效提高ORR活性以减少Pt基催化剂的用量。

基于此，郑州大学张佳楠教授和台湾淡江大学董崇礼教授（共同通讯作者）等人报道了具有高指数面（high-index faceted）Pt skin（Pt₇₈Zn₂₂）的魔幻凹面Pt-Zn纳米立方体，用于高效催化质子交换膜燃料电池（PEMFCs）。

其中，凹形纳米立方体形状提供了更活跃的表面结构，例如原子台阶和边缘，同时也提高了Pt的利用率。实验测试发现，Pt₇₈Zn₂₂/KB显示出显著的酸ORR活性和优异的稳定性。Pt-skin Pt₇₈Zn₂₂/KB在0.9 V（vs RHE）下具有1.18 mA μg_Pt^-1的质量活度和3.64 mA cm^-2的ORR比活度。同时，由该催化剂组装的H₂-O₂燃料电池具有1449 mW cm^-2的超高峰值功率密度。

通过原位同步辐射X射线吸收精细结构（XAFS）分析和X射线光电子能谱（XPS）分析以及密度泛函理论（DFT）计算发现，通过调整表面的电子结构，缩短了Pt-Pt键的长度，降低了OH*/O*在Pt表面上的吸附能。

这些发现表明，高指数多面Pt-Zn纳米结构是有前途的材料候选者，在实际PEMFCs应用中具有显着增强的性能。此外，该工作证明了抗氧化金属Zn和富Pt表面工程构建的协同作用。

Concave Pt-Zn Nanocubes with High-Index Faceted Pt Skin as Highly Efficient Oxygen Reduction Catalyst. Adv. Sci., 2022, DOI: 10.1002/advs.202200147.

https://doi.org/10.1002/advs.202200147.