钯铂核壳纳米催化剂颗粒中的原子扩散（英文）

铂原子单层的核壳结构催化剂因其高效的铂原子利用率和优异铂质量活性而广泛应用于燃料电池领域.在该系列材料中,钯@铂核壳催化剂具有更优于纯铂的氧还原(ORR)催化活性,因而拥有较好的应用前景.但由于钯原子在热力学上更倾向于富集到材料表面,钯@铂核壳催化剂的催化稳定性及原子扩散的途径需要更深入的研究.本文探究了热处理条件对钯@铂核壳结构稳定性的破坏,并确定了原子扩散对催化活性的影响.原位扫描透射电子显微镜-电子能量损失谱(STEM-EELS)证明了在250 oC的氩气氛围中,钯@铂纳米颗粒中原本清晰可见的1–2原子铂壳层已经消失,并伴随着颗粒表面钯铂合金化的形成.因钯金属可以吸收氢气而导致晶格间距的展宽,钯@铂核壳结构的破坏也可以通过氢气氛围中的原位X射线衍射谱中(111)衍射峰的展宽和位移进行判断.对钯@铂核壳纳米催化剂进行一系列温度的热处理结果显示,核壳结构的破坏在200 oC左右开始,并于200–300 oC之间急剧发生.一氧化碳电化学氧化脱附实验表明,热处理之后的核壳催化剂表面的一氧化碳氧化峰位置发生了明显的正移,也证明了热处理之后催化剂表面电子结构的变化.核壳结构改变对催化活性的影响也通过旋转圆盘电极进行了测量.相比于未经处理的样品, 200 oC处理之后的钯@铂核壳催化剂在0.9 V电位处的质量活性损失了约37%.进一步提高热处理温度至300 oC之后,钯@铂核壳催化剂的质量活性只有初始状态的44%.本文揭示核壳结构中因热处理而导致的原子扩散现象,并为燃料电池中核壳催化剂的应用及膜电极的制备工艺条件提供了参考.     

Nafion含量与阴离子吸附对于铂单原子层核壳结构催化剂制备的影响

本实验利用铜的欠电位沉积技术,在旋转圆盘电极上以碳负载的钯纳米颗粒为核,制备铂单原子层核壳结构催化剂. 电化学测试用于表征不同Nafion含量的添加对于核壳结构催化剂制备的影响. 实验证明,Nafion的存在会影响铜的欠电位沉积,铂与铜的置换反应,并决定最终制备的核壳结构催化剂的氧还原催化反应的活性. 当催化剂薄层中Nafion的含量低于5%的时候,添加Nafion不但可以帮助催化剂附着在旋转圆盘电极表面,而且可以保证制备的催化剂具有较好的氧还原反应催化活性. 在H₂SO₄溶液中,钯纳米颗粒的表面存在特殊的阴离子吸/脱附电化学信号峰,这些信号峰可以用来监测Nafion含量对于铂单原子层核壳结构催化剂制备的影响.     

Nafion含量与阴离子吸附对于铂单原子层核壳结构催化剂制备的影响（英文）

本实验利用铜的欠电位沉积技术,在旋转圆盘电极上以碳负载的钯纳米颗粒为核,制备铂单原子层核壳结构催化剂.电化学测试用于表征不同Nafion含量的添加对于核壳结构催化剂制备的影响.实验证明,Nafion的存在会影响铜的欠电位沉积,铂与铜的置换反应,并决定最终制备的核壳结构催化剂的氧还原催化反应的活性.当催化剂薄层中Nafion的含量低于5%的时候,添加Nafion不但可以帮助催化剂附着在旋转圆盘电极表面,而且可以保证制备的催化剂具有较好的氧还原反应催化活性.在H_2SO_4溶液中,钯纳米颗粒的表面存在特殊的阴离子吸/脱附电化学信号峰,这些信号峰可以用来监测Nafion含量对于铂单原子层核壳结构催化剂制备的影响.     

铂、钯负载型活性催化剂的制备及其对一氧化碳的催化氧化活性

用浸渍法分别将铂、钯负载在铝柱撑蒙脱石载体上,制备了铂、钯负载铝柱撑蒙脱石催化剂。运用X射线衍射(XRD)、原子吸收光谱(AAS)、透射电镜(TEM)等分析方法对样品的性能和结构进行了表征,并考察了不同铂、钯负载量的催化剂对一氧化碳的催化氧化性能。结果表明,铂、钯均以高度分散的纳米粒子状态均匀分布在载体表面,并表现出良好的CO催化氧化活性。铂、钯在铝柱撑蒙脱石载体表面的有效负载率在70%~76%之间,在相同的设计负载量条件下,铂的实际负载量和有效负载率均略大于钯。CO催化氧化试验结果表明,相对于负载前,负载后催化剂的催化活性明显增加,且其催化活性随着铂、钯负载量的增加而不断增强。在相同温度和负载量条件下,钯负载型催化剂的催化活性明显高于铂负载型催化剂。     

新型核壳结构催化剂的制备及其对甲酸氧化的催化作用

本文通过采用脉冲电沉积技术在氮化物纳米粒子表面沉积原子层厚度的铂,成功地制得了以碳纳米管负载氮化物纳米粒子为核的新型核壳结构催化剂TiN@Pt/NCNTs,并考察了催化剂对于甲酸氧化的催化活性和稳定性.在相同铂负载量情况下,TiN@Pt/NCNTs催化剂的甲酸氧化质量活性可达商业Pt/C催化剂的3.3倍,并表现出良好的抗CO中毒能力和电化学稳定性.研究发现,在TiN中添加少量Cu制得的TiCuN@Pt/NCNTs比TiN@Pt/NCNTs表现出更高的催化活性,其Pt的质量活性可达商品Pt/C催化剂的4.5倍.扫描透射电镜(STEM)及能谱图谱(EDS mapping)清楚地揭示了催化剂的核壳结构.独特的核壳结构使得Pt原子得到了良好的分散是催化剂表现出良好活性的重要原因,同时Cu元素在氮化钛中的掺杂可使得Pt的d电子能级进一步降低,使得催化剂的活性得到了进一步的提升.     

乙烯基乙酸酯合成钯-金催化剂中金的助催化作用

硅胶负载的钯-金双金属催化剂是乙烯乙酰氧基化制乙烯基乙酸酯(VA)的高选择性催化剂,本文应用平面和负载纳米颗粒模型催化剂体系研究金的助催化作用,应用低能离子散射谱、低能电子衍射、X射线光电子能谱、反射红外吸收光谱及程序升温脱附等技术表征这些模型催化剂.结果表明,金的主要助催化作用是隔离催化剂表面的催化活性钯原子,形成孤立的钯活性中心,从而大大抑制或消除反应物和/或产物在毗邻多原子钯中心上的深度分解,提高VA合成的选择性及活性.同时由于形成了孤立的钯原子活性中心,反应副产物或中间物之一的一氧化碳吸附较弱,避免了催化剂表面的一氧化碳中毒,进而提高催化活性.     

高性能核壳结构催化剂PdRu@Pt/CNT的制备

采用两步沉积还原法制备了一种以PdRu合金为核、以铂为壳,以碳纳米管(CNT)为载体的核壳结构低铂催化剂PdRu@Pt/CNT.该催化剂对于甲醇催化氧化的单位位质量铂的活性可达自制20%Pt/CNT催化剂的1.7倍,且其正扫和反扫峰的峰电流密度之比(/_f//_b)高达2,是Pt/CNT催化剂/_f//_b值的2倍,表明通过将活性组分铂分散在PdRu核上,有效地提高了金属铂的分散度和铂的利用率,且通过壳层铂原子与核中钌及钯的相互作用,大大提高了催化剂对甲醇氧化中间体的去除能力.X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)的结果揭示了催化剂的核壳结构.另外,从TEM还可以看出:活性组分均匀地分布在碳纳米管载体上,活性组分粒径约为4.0 nm.由于这种催化剂能够有效提高铂的利用效率,并且有效消除甲醇氧化中间体,在低温燃料电池领域具有良好的应用前景.     

采用解离的氢原子作为还原剂制备高氧还原电催化性能的Pd核@Pt壳纳米结构

质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为一种清洁、高效的能源转化装置,已经备受学术界与产业界的关注.然而,高活性、高稳定性与低成本的铂基阴极氧还原(ORR)电催化剂的缺乏,严重限制PEMFC的大规模商业化应用.为提高贵金属铂的电催化性能,核壳纳米结构的研究受到广范关注.然而,核壳纳米结构的制备过程通常需要采用有机前驱体、表面活性剂与较高的反应温度,导致大多核壳结构制备方法的大规模应用受到限制.我们在室温下无表面活性剂与高沸点溶剂的参与下,通过钯表面吸附的解离的氢原子来还原K2PtCl4,得到Pd核@Pt壳纳米结构.通过改变加入K2PtCl4的量,可以成功控制壳的厚度;通过透射电子显微镜(TEM)观察得知,我们制备了铂壳厚度分别为0.45,0.75,0.9 nm的核壳结构.Pd核@Pt壳纳米结构的良好的纳米晶体结构与外延生长模式,通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)与能量色散谱仪(EDS)得到证实.同时,所制备Pd核@Pt壳样品的核壳结构通过高角环形暗场-扫描透射-元素分布(HAADF-STEM-EDX)表征方法,得到证实.X射线粉末衍射(XRD)表征证实,样品Pd核@Pt壳并无单独的Pd或Pt衍射峰出现,而是表现出良好的同种晶相结构;相对于单质Pt,样品中Pd核的存在导致Pd核@Pt壳核壳结构表现出一定程度的晶格紧缩.X射线光电子能谱(XPS)表明,钯核的存在导致铂壳的电子结合能增大,并且当铂壳厚度增大到一定程度后,核壳结构引起的电子效应维持不变.通过XPS分峰拟合可知,Pd核@Pt壳结构中零价态的铂含量均在80%以上,并且零价态的铂含量随着铂壳层厚度的增大而增大.采用电感耦合等离子体(ICP)与XPS,发现铂的表面富集现象,并且铂表面富集现象随着铂壳层厚度的增大而增大.在半电池中,经过循环伏安扫描活化,Pd核@Pt壳表现出明显的铂的氢吸附与脱附特征峰,再次证明了铂壳层的成功包覆.Pd核@Pt壳纳米颗粒表现出优于Pt/C(JM)的面积比活性、质量比活性及电化学稳定性.核壳结构的良好的ORR电催化性能,来源于催化剂表面含氧物种吸附强度的减弱;上述现象归因于钯核与铂壳之间的电子效应与晶格应力效应.此处简易、清洁的核壳结构制备方法也可以用来在温和条件下制备Ni核@Pt壳等核壳结构.     

采用解离的氢原子作为还原剂制备高氧还原电催化性能的Pd_核@Pt_壳纳米结构（英文）

质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为一种清洁、高效的能源转化装置,已经备受学术界与产业界的关注.然而,高活性、高稳定性与低成本的铂基阴极氧还原(ORR)电催化剂的缺乏,严重限制PEMFC的大规模商业化应用.为提高贵金属铂的电催化性能,核壳纳米结构的研究受到广范关注.然而,核壳纳米结构的制备过程通常需要采用有机前驱体、表面活性剂与较高的反应温度,导致大多核壳结构制备方法的大规模应用受到限制.我们在室温下无表面活性剂与高沸点溶剂的参与下,通过钯表面吸附的解离的氢原子来还原K_2PtCl_4,得到Pd_核@Pt_壳纳米结构.通过改变加入K_2PtCl_4的量,可以成功控制壳的厚度;通过透射电子显微镜(TEM)观察得知,我们制备了铂壳厚度分别为0.45,0.75,0.9 nm的核壳结构.Pd_核@Pt_壳纳米结构的良好的纳米晶体结构与外延生长模式,通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)与能量色散谱仪(EDS)得到证实.同时,所制备Pd_核@Pt_壳样品的核壳结构通过高角环形暗场-扫描透射-元素分布(HAADF-STEM-EDX)表征方法,得到证实.X射线粉末衍射(XRD)表征证实,样品Pd_核@Pt_壳并无单独的Pd或Pt衍射峰出现,而是表现出良好的同种晶相结构;相对于单质Pt,样品中Pd核的存在导致Pd_核@Pt_壳核壳结构表现出一定程度的晶格紧缩.X射线光电子能谱(XPS)表明,钯核的存在导致铂壳的电子结合能增大,并且当铂壳厚度增大到一定程度后,核壳结构引起的电子效应维持不变.通过XPS分峰拟合可知,Pd_核@Pt_壳结构中零价态的铂含量均在80%以上,并且零价态的铂含量随着铂壳层厚度的增大而增大.采用电感耦合等离子体(ICP)与XPS,发现铂的表面富集现象,并且铂表面富集现象随着铂壳层厚度的增大而增大.在半电池中,经过循环伏安扫描活化,Pd_核@Pt_壳表现出明显的铂的氢吸附与脱附特征峰,再次证明了铂壳层的成功包覆.Pd_核@Pt_壳纳米颗粒表现出优于Pt/C(JM)的面积比活性、质量比活性及电化学稳定性.核壳结构的良好的ORR电催化性能,来源于催化剂表面含氧物种吸附强度的减弱;上述现象归因于钯核与铂壳之间的电子效应与晶格应力效应.此处简易、清洁的核壳结构制备方法也可以用来在温和条件下制备Ni_核@Pt_壳等核壳结构.     

钯原子修饰的金纳米颗粒乙醇氧化电催化剂

钯催化剂对碱性溶液的乙醇电催化氧化反应表现较好的催化活性. 本文通过简单的化学沉积法,将钯原子成功修饰到金纳米颗粒表面,制备的催化剂对乙醇电催化氧化反应表现出比钯更好的催化性能. 研究发现,钯原子不均匀地覆盖在金核表面,部分金原子暴露在外层. 制备的催化剂的峰电流密度是钯催化剂的4.6 倍,起始电势低100 mV. 该催化剂较好的催化性能可能归因于金核的电子效应和表面双功能电催化反应机制.     

Effects of the Pt Shell Thickness on the Oxygen Reduction Reaction on a Well-Defined Pd@Pt Core-Shell Model Surface

The effect of the Pt shell thickness on the oxygen reduction reaction (ORR) of a Pd@Pt core-shell catalyst was studied using surface science technics and computational approaches. We found Pt shells on Pd rods to be negatively charged because of charge transfer from the Pd substrate when the shell thicknesses were 0.5 or 1 monolayer (ML). The activities of the ORR of the model surface with a Pt shell of 0.5 or 1 ML were similar and more than twice the activities of a Pt/C or Pt rod. The relationship between the ORR activity and the thickness of the Pt shell was the exact opposite of the relationship between the Pt binding energy and the Pt shell thickness. The indication was that more negatively charged Pt had higher ORR activity. Density functional theory calculations confirmed that a single layer of Pt atoms located on Pd was negatively charged compared to pure Pt and resulted in a lower barrier to the rate-limiting step of the ORR.     

Designed Synthesis of Well‐Defined Pd@Pt Core–Shell Nanoparticles with Controlled Shell Thickness as Efficient Oxygen Reduction Electrocatalysts

Improving the electrocatalytic activity and durability of Pt‐based catalysts with low Pt content toward the oxygen reduction reaction (ORR) is one of the main challenges in advancing the performance of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs). Herein, a designed synthesis of well‐defined Pd@Pt core–shell nanoparticles (NPs) with a controlled Pt shell thickness of 0.4–1.2 nm by a facile wet chemical method and their electrocatalytic performances for ORR as a function of shell thickness are reported. Pd@Pt NPs with predetermined structural parameters were prepared by in situ heteroepitaxial growth of Pt on as‐synthesized 6 nm Pd NPs without any sacrificial layers and intermediate workup processes, and thus the synthetic procedure for the production of Pd@Pt NPs with well‐defined sizes and shell thicknesses is greatly simplified. The Pt shell thickness could be precisely controlled by adjusting the molar ratio of Pt to Pd. The ORR performance of the Pd@Pt NPs strongly depended on the thickness of their Pt shells. The Pd@Pt NPs with 0.94 nm Pt shells exhibited enhanced specific activity and higher durability compared to other Pd@Pt NPs and commercial Pt/C catalysts. Testing Pd@Pt NPs with 0.94 nm Pt shells in a membrane electrode assembly revealed a single‐cell performance comparable with that of the Pt/C catalyst despite their lower Pt content, that is the present NP catalysts can facilitate low‐cost and high‐efficient applications of PEMFCs.     

超细Pd纳米线表层富Pt作为耐久性氧还原催化剂研究

本文控制合成一维方向生长的直径为1.5 nm,长度为11.8 nm的超细Pd纳米线,结合欠电位沉积方法在其表面制备了不同Pt原子层的Pd@Pt核壳结构纳米电催化剂. 高分辨透射电镜和光电子能谱结果证实了这种核壳结构及Pt在Pd纳米线上的均匀分布. 相比于商业化Pt黑催化剂,该核壳结构电催化剂对酸性介质中的氧气还原反应呈现了较高的电催化活性和增强的耐久性. 显著增强的耐久性可归属于催化剂一维结构的稳定性.     

质子交换膜燃料电池Pd修饰Pt/C催化剂的电催化性能

通过对Pt催化剂表面进行Pd修饰提高质子交换膜燃料电池阴极催化剂的氧还原反应(ORR)活性. 采用乙二醇还原法制备了不同比例的Pd修饰Pt/C催化剂. 透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)测试结果表明, 制备的催化剂贵金属颗粒粒径主要分布在1.75～2.50 nm之间, 并均匀地分散在碳载体表面. 循环伏安方法(CV)研究表明Pd修饰Pt/C催化剂的电化学活性面积低于传统的Pt/C催化剂. 但通过旋转圆盘电极(RDE)测试研究发现, 制备的催化剂具有比传统Pt/C催化剂高的ORR活性.     

Pt单层修饰Pd/C氧还原催化剂

分别利用液相热解法和浸渍还原法制备了碳载钯纳米催化剂（Pd/C）,并研究了其对氧还原反应的电催化活性。与浸渍还原法相比,液相热解法得到的Pd/C催化剂虽然粒径较大,但表现出较好的氧还原反应（ORR）活性和稳定性.在所制备的Pd/C催化剂基础上,通过置换欠电势沉积的Cu原子单层,获得了Pt单层修饰的Pd/C催化剂,其ORR活性较Pd/C催化剂有显著提高,且与纯Pt/C催化剂接近,而其耐久性则较纯Pt/C催化剂有显著提升,显示出Pt单层催化剂的潜在优势.     

高活性和高稳定性的核壳结构PtPx@Pt/C催化氧还原

在质子交换膜燃料电池中,金属铂是最高效的阴极氧还原催化剂之一,但是铂昂贵的价格严重阻碍了其在燃料电池领域中的大规模商业化应用.通过铂与3d过渡金属(Fe、Co和Ni)合金化可以有效提高催化剂的氧还原活性,然而在实际的高腐蚀性、高电压和高温的燃料电池运行环境中,铂合金纳米粒子易发生溶解、迁移和团聚,从而导致催化剂耐久性差.同时过渡金属离子的溶出会影响质子交换膜的质子传导,并且一些过渡金属离子会催化芬顿反应,产生高腐蚀性?OH自由基,加快Nafion和催化剂的劣化.与过渡金属掺杂相比,非金属掺杂具有明显优势:一方面,非金属溶出产生的阴离子不会取代Nafion中的质子,也不会催化芬顿反应;另一方面,与3d过渡金属相比,非金属具有更高的电负性,其掺杂很容易调节Pt的电子结构.因此,本文通过非金属磷掺杂合成具有优异稳定性的核壳结构PtPx@Pt/C氧还原催化剂.通过热处理磷化商业碳载铂形成磷化铂(PtP2),经由酸洗处理产生富铂壳层,即PtPx@Pt/C.X射线粉末多晶衍射结果证明了PtP2相的存在,并且进一步通过电子能量损失谱对纳米粒子进行微区面扫描分析以及X射线光电子能谱分析证实了富铂壳层的存在,壳层厚度约1 nm.得益于核壳结构及磷掺杂引起的电子结构效应,PtP1.4@Pt/C催化剂在0.90 V(RHE)时的面积活性(0.62 mA cm–2)与质量活性(0.31 mAμgPt–1)分别是商业Pt/C的2.8倍和2.1倍.更重要的是,在加速耐久性测试中,PtP1.4@Pt/C催化剂在30000圈电位循环后质量活性仅衰减6％,在90000圈电位循环后仅衰减25％;而商业Pt/C催化剂在30000圈电位循环后就衰减46％.PtP1.4@Pt/C催化剂高活性与高稳定性主要归功于核壳结构、磷掺杂引起的电子结构效应以及磷掺杂增加了碳载体对催化剂粒子的锚定作用进而阻止了其迁移团聚.综上所述,本文为设计同时具有优异活性与稳定性非金属掺杂Pt基氧还原催化剂提供新的思路.     

Trimetallic Au@PdPt core-shell nanoparticles with ultrathin PdPt skin as highly stable electrocatalysts for the oxygen reduction reaction in acid solution

To design efficient and low-cost core-shell electrocatalysts with an ultrathin platinum shell, the balance between platinum dosage and durability in acid solution is of great importance. In the present work, trimetallic Au@PdPt core-shell nanoparticles(NPs)with Pd/Pt molar ratios ranging from 0.31:1 to 4.20:1 were synthesized based on the Au catalytic reduction strategy and the subsequent metallic replacement reaction. When the Pd/Pt molar ratio is 1.19:1(designated as Au@Pd_(1.19) Pt_1 NPs), the superior electrochemical activity and stability were achieved for oxygen reduction reaction(ORR) in acid solution. Especially, the specific and mass activities of Au@Pd_(1.19) Pt_1 NPs are 1.31 and 6.09 times higher than those of commercial Pt/C catalyst. In addition, the Au@Pd_(1.19) Pt_1 NPs presented a good durability in acid solution. After 3000 potential cycles between 0.1 and 0.7 V(vs. Ag/AgCl), the oxygen reduction activity is almost unchanged. This study provides a simple strategy to synthesize highperformance trimetallic ORR electrocatalyst for fuel cells.     

One-step synthesis of carbon-supported Pd–Pt alloy electrocatalysts for methanol tolerant oxygen reduction

A facile, one-step reduction route was developed to synthesize Pd-rich carbon-supported Pd–Pt alloy electrocatalysts of different Pd/Pt atomic ratios. As-prepared Pd–Pt/C catalysts exhibit a single phase fcc structure and an expansion lattice parameter. Comparison of the oxygen reduction reaction (ORR) on the Pd–Pt/C alloy catalysts indicates that the Pd₃Pt₁/C bimetallic catalyst exhibits the highest ORR activity among all the Pd–Pt alloy catalysts and shows a comparative ORR activity with the commercial Pt/C catalyst. Moreover, all the Pd–Pt alloy catalysts exhibited much higher methanol tolerance during the ORR than the commercial Pt/C catalyst. High methanol tolerance of the Pd–Pt alloy catalysts could be attributed to the weak adsorption of methanol induced by the composition effect, to the presence of Pd atoms and to the formation of Pd-based alloys.     

Oxygen reduction reaction on the low index planes of palladium electrodes modified with a monolayer of platinum film

Oxygen reduction reaction (ORR) has been studied on the low index planes of Pd modified with a monolayer of Pt (Pt/Pd(hkl)) in 0.1 M HClO₄ with the use of hanging meniscus rotating disk electrode. The activity for ORR on bare Pd(hkl) electrode depends on the surface structure strongly, however, voltammograms of ORR on Pt/Pd(hkl) electrodes do not depend on the crystal orientation. The specific activities of Pt/Pd(hkl) electrodes at 0.90 V (RHE) are higher than that on Pt(1 1 0) which has the highest activity for ORR in the low index planes of Pt. The mass activity on Pt/Pd(hkl) electrode is 7 times as high as a commercial Pt/C catalyst.     

In situ constructing of ultrastable ceramic@graphene core-shell architectures as advanced metal catalyst supports toward oxygen reduction

The changeable structure of 2 D graphene nanosheets makes the Pt-based nanoparticles(NPs) possess a low efficiency toward oxygen reduction reaction(ORR) and a short lifetime for proton exchange membrane fuel cells. Thus, a unique Ti C@graphene core-shell structure material with low surface energy is designed and prepared by an in situ forming strategy, and firstly applied as a stable support of Pt NPs.The as-prepared Pt/GNS@Ti C catalyst presents a high activity. Especially, its ORR stability is remarkably improved. Even after 15000 potential cycles, the half-wave potential and mass activity toward ORR have almost no change. This can be attributed to that the graphene nanosheet existing in a sphere shape effectively avoids the restacking or folding caused by the giant surface tension in 2 D graphene nanosheets,impeding the decrease of the triple-phase boundary on Pt NPs. Significantly, the power density of fuel cells with our novel catalyst reaches 853 m V cm~(–2) under a low Pt loading(0.25 mg Pt cm~(–2)) and H_2/Air conditions. These indicate the new ceramic@graphene core-shell nanocomposite is a promising application in fuel cells and other fields.