發展高效氧還原電催化劑對于提高燃料電池和鋰空氣電池的能量密度十分關鍵。鉑是目前最好的催化氧氣還原反應的金屬，但是鉑在自然界較低的儲量極大地限制了燃料電池的商品化。理論計算表明，PtM（M=Fe，Co，Ni）薄膜對于氧還原的本征活性遵循：高指數破面>（111）面>（100）面。因此，設計具有高指數面化的PtM結構材料對于提升氧氣還原反應的本征活性十分必要。但是目前一個大的挑戰性問題是：傳統的材料高指數面只能穩定在比較大的納米結構上，使得材料由于其低的表面積和催化活性中心對于氧還原催化的質量活性較低。
 

近日，北京大學工學院郭少軍研究員課題組和蘇州大學黃小青教授合作，在課題組近期工作：利用膠體化學路線制備高指數面化PtNi納米線提高氧還原催化活性基礎上【Adv. Mater. 2015, 27, 7204-7212 （IF=18.90）】，設計了一個新的調控方法制備了類似于Zigzag結構的高比表面積CoPt納米線，其表面具有比PtNi納米線更高密度的高指數面。氧還原催化數據評估結果表明，制備的Zigzag CoPt納米線對于氧還原催化的質量活性在0.9V vs. RHE達到了接近4A/mg，幾乎十倍于美國能源部2018年目標。理論計算表明，在CoPt納米線表面集成了高密度的高指數面的坡面是獲得高催化活性的主要因素之一。該工作對于未來設計高效的異相催化劑提供了新的思路，相應結果發表在國際著名期刊Nature Communications 2016, doi:10.1038/ncomms11850。

另外，在該項工作基礎上，科研人員最近通過一個兩步合成的策略，利用單分散Pt納米線作為種子，通過在體系里引入過量的銅前驅體，制備了新型螺絲形狀的CuPt雙金屬納米線。由于該納米線表面具有高指數面，其相比于商品化的C/Pt催化劑對于液體燃料小分子（甲醇和乙醇）展現了增強的催化活性。該CuPt納米線對于甲醇和乙醇電氧化的質量活性相比于商品化C/Pt催化劑可以實現6.9和4.8倍的提升。相應結果發表于國際著名期刊Nano Letters2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b01825（IF=13.592）。
 

郭少軍研究員于2015年9月加入工學院材料工程與科學系及能源與資源工程系，在入職不到一年時間內，其在能源、材料和工程領域國際著名期刊以通訊作者身份共發表30余篇一區論文，其中影響因子大于10的論文有15篇，包括Nat. Commun.1篇；Adv. Mater.5篇；Chem. Soc. Rev.1篇；Angew. Chem.2篇；Nano Lett.2篇等。