中国科学技术大学
高温固硫合成方法示意图
信用:中国科大 燃料电池由于其在发电过程中的高效和环保特性，正越来越多地用于燃料电池汽车(FCV)的生产，例如汽车、叉车、公共汽车和飞机
然而，生产燃料电池催化剂的昂贵性质阻碍了燃料电池汽车的大规模生产和大规模应用
燃料电池催化剂通常由铂或铂合金制成，过渡金属薄涂在多孔碳载体上
铂是一种理想的催化材料，因为它能耐受酸性条件，并能有效提高化学反应的速率
然而，它价格昂贵，资源储备不足
因此，开发和筛选低铂量、高催化活性的新型催化剂对燃料电池商业化势在必行
在10月10日发表的一篇科学论文中
22日，中国科学院中国科学技术大学的研究人员报道了一种高温固硫方法，成功合成了具有超低铂负载和高质量活性的小尺寸铂金属间纳米粒子(i-NP)催化剂
他们还建立了i-NP文库，包括46种铂纳米粒子，用于筛选廉价耐用的电极材料以及系统地探索I-NP的构效关系
碘纳米粒子因其独特的原子有序性质和在许多化学反应中优异的催化性能而受到广泛关注
然而，在合成i-NPs的过程中，不可避免的高温金属烧结是不希望的，因为这将导致更大的微晶
因此，它导致材料的比表面积降低和催化活性降低，并最终降低铂的利用率，因此大大增加了燃料电池的成本
高温固硫合成方法示意图
信用:刘子歌刘信义 梁领导的研究小组巧妙地利用了铂硫之间的强化学相互作用
他们在硫掺杂碳(S-C)载体上制备铂金属间化合物以抑制高温下的纳米粒子烧结，并且他们能够获得平均尺寸为 为了利用抗烧结特性，研究人员在碳硫载体上合成了46种小尺寸的铂基碘纳米粒子，并建立了碘纳米粒子库
测量了光谱特征，结果证实了铂-硫键的强化学相互作用
此外，X射线衍射(XRD)结果显示库内i-NP催化剂的高度有序化和小尺寸，与大角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)观察的统计分析一致
高温固硫合成方法示意图
信用:刘子歌刘信义 高温固硫合成方法示意图
信用:刘子歌刘信义 “基于i-NP库，我们可以系统地研究催化剂的结构和性能之间的关系，”梁说，“充足的样品帮助我们筛选出高效的催化剂，有望大大降低燃料电池的成本。”
“研究人员筛选了碘纳米粒子，并将其应用于质子交换膜燃料电池
这些催化剂对氧还原反应表现出优异的电催化性能
特别是在H2-PEMFC航空公司，尽管i-NPs的铂载量为11
与铂/碳阴极相比，这种催化剂的阴极表现出与铂/碳阴极相似的性能
高温固硫合成方法示意图
信用:中国科大 这项工作为氢燃料电池用铂合金催化剂的合成提供了一条通用途径
这种方法有望减少铂的用量，从而降低燃料电池的成本
梁说:“通过设计碳载体的多孔结构和表面功能，可以进一步提高燃料电池的效率，从而加速它们从实验室向公众的转移。”
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