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本研究针对质子交换膜燃料电池中铂电极上氧还原反应动力学迟缓及阴离子特异性吸附导致活性降低的问题，报道了一类源自茶碱的7-烷基茶碱双功能有机分子添加剂。研究背景在于氧还原反应严重依赖铂基催化剂且受Nafion中磺酸根等阴离子毒化。研究目的为通过分子工程策略，在铂表面同时提升氧还原本征动力学并抑制强结合阴离子吸附。以7-乙基茶碱为代表，研究发现其在Pt(111)单晶电极上于0.9 V下使氧还原动力学电流密度提升约6.6倍，在Nafion覆盖电极上提升约6.5倍，在磷酸电解质中于0.85 V下提升约30倍。通过循环伏安分析、原位红外光谱及密度泛函理论计算，揭示了活性增强机制在于吸附态7-烷基茶碱通过削弱Pt-O键强度、降低吸附态氧向吸附态羟基转化步骤的动力学能垒。该策略在质子交换膜燃料电池中使膜电极组件峰值功率密度提升约20%，质量比活性提升约70%；在磷酸燃料电池中使0.6 V下电流密度提升约45%。结论表明，该界面分子工程策略为提升燃料电池性能提供了可行技术路径。