Angew：微环境工程作为设计原则以抑制催化剂金属损失

本研究由德国慕尼黑工业大学研究团队开展，背景在于电催化剂在操作过程中常因金属溶解而失活，传统方法难以区分真实金属损失与表观溶出。研究目的为通过微环境工程设计原则，系统探究Nafion离聚物和碳载体孔隙率对铂催化剂溶解行为的影响。该研究创新性地结合operando ICP-MS与离子交换定量分析，揭示了离聚物中的磺酸基团会吸附于铂表面，降低电化学活性面积并诱导溶解，但同时捕获溶解铂离子，导致operando ICP-MS测量严重低估真实金属损失（在10 mV·s⁻¹和100 mV·s⁻¹扫描速率下，真实损失分别比裸铂高出近10倍和17倍）。结论表明，多孔碳载体（Ketjenblack）的孔限域效应能缩短离子扩散时间窗口、提高局部铂离子浓度，从而在动力学上促进再沉积并抑制净金属损失；在快速扫描条件下，Pt/KB催化剂在Nafion存在时总损失甚至低于无Nafion对照。基于operando溶出比和总损失比构建的象限图分析框架，可区分真实稳定化、低估损失和失稳三种状态，为通过空间隔离微环境设计提升催化剂耐久性提供了准则。