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中科大研制出鉑超細納米線催化劑發布時間︰2017年7月19日

中國科學技術大學曾杰課題組與合作者,在質子交換膜燃料電池陰極催化劑研制方面取得重要進展。研究人員基于集團效應,設計出一種銠原子摻雜的鉑超細納米線催化劑。這種催化劑在燃料電池陰極氧還原反應中表現出高活性和高穩定性,從而能大幅節省貴金屬鉑的用量,推動了該清潔能源轉換技術的商業化應用進程。相關成果日前發表于《美國化學會志》。 

此前已報道的鉑基催化劑雖然擁有卓越的質量活性,但穩定性往往並不可觀。這主要是因為高的質量活性所依賴的催化劑納米結構的熱力學穩定性通常存在問題,因此很難同時兼具高質量活性和優良的穩定性。 

針對這一難題,研究人員借助原子級別精細合成技術,一方面通過提高鉑基催化劑中鉑原子的分散度實現高的質量活性,另一方面通過調節鉑基催化劑的維度以及引入銠原子增強鉑基催化劑的穩定性,設計並合成出一種銠原子摻雜的鉑超細納米線催化劑。其直徑僅有1.3納米,鉑原子的利用率卻高達48.6%。 

研究表明,這種新型催化劑的質量活性和比活性分別達到了商用鉑碳催化劑的7.8倍和5.4倍。 

同時,該催化劑在氧氣氣氛下循環使用1萬次後,只損失了9.2%的質量活性。而目前商用的鉑碳催化劑在氧氣氣氛下循環使用1萬次後,質量活性性能損失達到72.3%。 

 

    來源︰教育部#

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