与其他类型电池相比，质子交换膜燃料电池具有放电功率高、无污染等优势，也是氢能转化利用的重要载体;铂金属间化合物作为电催化剂，在质子交换膜燃料电池等一系列能源与环境技术中发挥着重要作用。

然而，铂金属间化合物的合成过程需要在高温(~600°C)驱动下重新组合为有序的Pt–M金属键，这通常会对催化剂的结构产生很大的副作用，如尺寸、形貌、成分和结构分布不均匀，进一步影响催化剂和电池的性能。

针对这一挑战，中国科学技术大学吴长征教授团队将Ge、Sb、Te等半金属原子引入到铂基金属间化合物的合成过程中，相关研究成果发表在《国家科学评论》杂志上。

半金属元素与铂原子(Pt–Ge、Pt–Sb、Pt–Te)之间形成的化学键兼具金属键和共价键的特征，突破了铂金属间化合物合成温度的限制，有利于质子交换膜燃料电池的电催化反应。

由于金属化元素中p轨道的部分填充，铂与半金属原子之间形成了dpπ反馈键，是一种较强的共价相互作用，该力可作为驱动力，促使金属间化合物在高温合成过程中有序排列，从而突破了铂金属间化合物合成的温度限制。

此外，兼具金属键和共价键的特点可以进一步促进燃料电池中铂活性位的电子转移和轨道填充，从而实现催化活性和抗毒能力的提高。

半金属-铂金属间化合物仅在300°C下即可合成，并且在燃料电池电化学测试中在CO毒性下表现出极高的氧还原活性(0.9 V电压下质量活性为0.794 A mg −1，CO毒性下衰减为5.1%)，是商业Pt/C催化剂的11倍。

该研究通过引入半金属实现了燃料电池催化剂合成和工作条件中的键合和轨道优化，为燃料电池先进电催化剂的合理设计提供了新的见解。

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