合肥研究院在高性能氧還原催化劑研制方面取得進展

　　近日，中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所應用等離子體研究室博士胡覺與美國布魯克海文國家實驗室研究員Radosav R. Adzic合作，在高性能氧還原催化劑的研制方面取得重要進展。

　　研究人員通過對催化劑的微納結構進行設計，采用定向合成及靶向修飾的方法成功構筑了Ti-Au@Pt核-殼型納米催化劑。該催化劑具有很高的鉑原子利用率，具有優異的氧還原反應性能。該成果以Increasing Stability and Acativity of Core-shell Catalyst by Preferential Segregation of Oxide on Edges and Vertexes: Oxygen Reduction on Ti-Au@Pt/C為題，發表在《美國化學會志》上（J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.6b04999）。

　　質子交換膜燃料電池采用氫氣作為燃料，通過電化學反應過程，直接將化學能轉化為電能，具有高效清潔等優點，這是氫能源經濟發展的核心。減小鉑用量、提高鉑利用率是質子交換膜燃料電池領域研究的關鍵問題。研究人員基于電化學理論認識，設計并制備出正十面體和正二十面體金納米顆粒，在其具有較低配位數的邊和頂點位置靶向修飾上鈦氧化物分子，并包覆單原子層鉑催化劑。這種新型設計減小了鉑的用量，提高了鉑的利用率，并在提高催化劑電催化活性的同時，提高了催化劑的穩定性。研究表明，該催化劑對于陰極氧還原反應的鉑單位質量活性高達3.0 A/mg，為目前商品化Pt/C催化劑的13倍多，并且催化劑的氧還原活性在循環10000圈后仍未見降低。該研究成果為開發新型高效、高穩定性催化劑提供了新思路。

　　該研究得到了中科院青年促進會、安徽省自然科學基金等項目的資助。