二維鉑基納米催化劑制備和催化氧還原反應(yīng)取得進(jìn)展

  蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部黃小青課題組在二維鉑基納米催化劑的制備和催化氧還原反應(yīng)方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果日前發(fā)表于《科學(xué)》。研究有效地解決了模型催化中電化學(xué)界面的瓶頸問(wèn)題。
  據(jù)介紹，貴金屬催化劑可廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)、能源轉(zhuǎn)換、食品加工等領(lǐng)域。鉑基納米材料是目前ORR性能最好的電化學(xué)催化劑。由于其在地殼中的儲(chǔ)存量較少，價(jià)格昂貴，導(dǎo)致其在燃料電池領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用受阻。如何提高貴金屬催化劑的原子利用率和反應(yīng)活性一直是貴金屬催化領(lǐng)域的核心問(wèn)題。減少鉑的負(fù)載量并提高ORR性能，是實(shí)現(xiàn)燃料電池可持續(xù)發(fā)展，清潔能源取代化石能源的必經(jīng)之路。
 黃小青課題組與國(guó)內(nèi)外多個(gè)團(tuán)隊(duì)合作，制備了高質(zhì)量且單分散的PtPb納米片。結(jié)合球差矯正高分辨透射電鏡、中科院上海光源BL14W1線站同步輻射X射線吸收光譜等先進(jìn)表征手段和密度泛函理論計(jì)算，研究發(fā)現(xiàn)4~6個(gè)Pt層能非常完美地覆蓋在PtPb納米片表面，形成獨(dú)特的PtPb/Pt核殼結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的鉑基催化劑展現(xiàn)出了卓越的ORR穩(wěn)定性。同時(shí)，該催化劑不僅可以作為燃料電池陰極ORR的催化劑，還可以被用來(lái)催化陽(yáng)極反應(yīng)，如MOR和EOR。