合肥研究院在高性能氧还原催化剂研制方面取得进展

　　近日，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所应用等离子体研究室博士胡觉与美国布鲁克海文国家实验室研究员Radosav R. Adzic合作，在高性能氧还原催化剂的研制方面取得重要进展。

　　研究人员通过对催化剂的微纳结构进行设计，采用定向合成及靶向修饰的方法成功构筑了Ti-Au@Pt核-壳型纳米催化剂。该催化剂具有很高的铂原子利用率，具有优异的氧还原反应性能。该成果以Increasing Stability and Acativity of Core-shell Catalyst by Preferential Segregation of Oxide on Edges and Vertexes: Oxygen Reduction on Ti-Au@Pt/C为题，发表在《美国化学会志》上（J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.6b04999）。

　　质子交换膜燃料电池采用氢气作为燃料，通过电化学反应过程，直接将化学能转化为电能，具有高效清洁等优点，这是氢能源经济发展的核心。减小铂用量、提高铂利用率是质子交换膜燃料电池领域研究的关键问题。研究人员基于电化学理论认识，设计并制备出正十面体和正二十面体金纳米颗粒，在其具有较低配位数的边和顶点位置靶向修饰上钛氧化物分子，并包覆单原子层铂催化剂。这种新型设计减小了铂的用量，提高了铂的利用率，并在提高催化剂电催化活性的同时，提高了催化剂的稳定性。研究表明，该催化剂对于阴极氧还原反应的铂单位质量活性高达3.0 A/mg，为目前商品化Pt/C催化剂的13倍多，并且催化剂的氧还原活性在循环10000圈后仍未见降低。该研究成果为开发新型高效、高稳定性催化剂提供了新思路。

　　该研究得到了中科院青年促进会、安徽省自然科学基金等项目的资助。