质子交换膜燃料电池（PEMFCs）是向可持续能源过渡的关键解决方案，它结合了高功率密度、零排放和优异的转换效率[[1], [2], [3]]。然而，阴极处氧还原反应（ORR）的固有缓慢动力学仍然是PEMFC广泛商业化的主要瓶颈，因此开发高活性和耐久的Pt催化剂成为当务之急[[4], [5], [6]]。碳载铂纳米颗粒是大多数现代ORR电催化剂的典型结构[[7], [8], [9]]。尽管商用Pt/C催化剂具有优异的初始活性，但由于成本高、在操作条件下的催化活性有限以及长期稳定性不足[[10], [11], [12], [13]]，其实际应用受到限制。因此，开发在降低Pt负载的同时提高催化性能和耐久性的策略至关重要。
迄今为止，将Pt与过渡金属（M = Fe, Co, Ni, Zn）合金化已成为提高ORR活性并减少Pt消耗的有希望的方法[[14,15]]。许多理论和实验研究表明，直径为2-3纳米的Pt合金催化剂通过暴露更多活性位点而表现出高催化活性[[16,17]]。然而，传统的高温合金化方法往往会导致纳米颗粒严重聚集，产生过大（>5纳米）或不规则的颗粒，从而降低电化学表面积（ECSA）并影响ORR性能[[18], [19], [20], [21], [22]]。其他方法，如湿化学合成后进行热退火，也面临挑战，包括金属-载体相互作用弱和颗粒生长不受控制[[23,24]]。尽管保护性基质涂层（如SiO2、MgO、聚合物）可以减轻烧结现象，但完全去除这些涂层通常很困难，残留物会阻塞活性位点并阻碍质量传输[[25], [26], [27], [28]]。因此，开发一种在导电碳载体上直接生长超细、单分散铂纳米颗粒的先进合成策略仍然是一个关键挑战。
在此，我们提出了一种合成Pt3Co-CoNC金属间纳米颗粒的方法，其中亚3纳米的Pt3Co颗粒通过空间限制策略锚定在分级多孔的Co-N掺杂碳纳米纤维中。通过使用二氧化硅纳米球作为牺牲模板来构建分级互连的微/介孔结构，并利用Pt-Co取代反应抑制颗粒聚集，我们的策略确保了颗粒的均匀分散，从而最大化了活性位点的暴露并促进了质量传输。所得到的Pt3Co-CoNC催化剂表现出卓越的ORR活性，半波电位（E1/2）为0.926伏特，质量活性为0.63 A mgPt?1，大约是商用Pt/C催化剂的三倍。值得注意的是，该催化剂具有出色的耐久性，在30000次加速耐久性测试（ADT）循环后仅下降了8毫伏特。当将其集成到膜电极组件（MEA）中时，该催化剂达到了1.54 W cm?2的峰值功率密度，并保持了优异的操作稳定性。这些发现突显了这种策略在推进高性能、耐久ORR催化剂设计方面的关键作用，为下一代PEMFC的应用奠定了基础。
