中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰課題組與合作者，在質(zhì)子交換膜燃料電池陰極催化劑研制方面取得重要進(jìn)展。研究人員基于集團效應(yīng)，設(shè)計出一種銠原子摻雜的鉑超細(xì)納米線催化劑。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰課題組與合作者，在質(zhì)子交換膜燃料電池陰極催化劑研制方面取得重要進(jìn)展。研究人員基于集團效應(yīng)，設(shè)計出一種銠原子摻雜的鉑超細(xì)納米線催化劑。這種催化劑在燃料電池陰極氧還原反應(yīng)中表現(xiàn)出高活性和高穩(wěn)定性，從而能大幅節(jié)省貴金屬鉑的用量，推動了該清潔能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。相關(guān)成果日前發(fā)表于《美國化學(xué)會志》。
此前已報道的鉑基催化劑雖然擁有卓越的質(zhì)量活性，但穩(wěn)定性往往并不可觀。這主要是因為高的質(zhì)量活性所依賴的催化劑納米結(jié)構(gòu)的熱力學(xué)穩(wěn)定性通常存在問題，因此很難同時兼具高質(zhì)量活性和優(yōu)良的穩(wěn)定性。
針對這一難題，研究人員借助原子級別精細(xì)合成技術(shù)，一方面通過提高鉑基催化劑中鉑原子的分散度實現(xiàn)高的質(zhì)量活性，另一方面通過調(diào)節(jié)鉑基催化劑的維度以及引入銠原子增強鉑基催化劑的穩(wěn)定性，設(shè)計并合成出一種銠原子摻雜的鉑超細(xì)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(dá)48.6%。
研究表明，這種新型催化劑的質(zhì)量活性和比活性分別達(dá)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(huán)使用1萬次后，只損失了9.2%的質(zhì)量活性。而目前商用的鉑碳催化劑在氧氣氣氛下循環(huán)使用1萬次后，質(zhì)量活性性能損失達(dá)到72.3%。
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中國科大成功研制出鉑超細(xì)納米線催化劑 
