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                          “電火花法”制備高電催化性能納米合金獲得新進展
                          2020-08-19 |     【關閉窗口】
                              

                            近日,过程工程所杨军研究员团队与韩国首尔国立大学Mansoo Choi教授团队合作研发了具有较好普适性的“电火花(Sparking Mashup)”技术制备合金纳米颗粒,并利用该技术成功制备出包括互溶金属,不互溶金属和高熵纳米合金在内的平均粒径为5 nm的55种不同的合金纳米颗粒。该制备方式突破了湿化学方法在不互溶金属和高熵纳米合金合成中的局限性,可有效减少催化剂中贵金属的用量,在保持甚至提升其电催化活性的同时,大大降低催化剂成本。 

                            由于金屬納米合金在電催化應用方面的具大潛力,其設計與制備一直是納米科學技術領域的熱點課題,受到研究者的廣泛關注。納米合金中不同組分之間的相互作用可以改變活性金屬的電子構型並産生協同效應,極大提升其在電化學反應中催化活性、穩定性和選擇性。特別是對于Pt和Pd等貴金屬,通過與過渡金屬合金化的方式,可有效減少貴金屬在催化劑中的用量,在保持甚至提升其電催化活性的同時,大大降低催化劑成本。 

                            互溶金屬構成的納米合金可以通過濕化學方法制備與調控。然而,針對不互溶金屬或物理化學性能有顯著差異的多種金屬構成的合金(高熵納米合金),其合金化仍然面臨巨大挑戰,需求突破濕化學法的局限,發展和應用新的制備方式和技術。該研究團隊制備的納米合金具有超小顆粒尺寸,由于不同組分之間的電子效應及顆粒清潔的表面,使得這種方法制備的含鉑或钯的納米合金在甲醇和乙醇的電催化氧化中表現出了優異的催化性能。研究人員表示,下一步要對含鉑或钯的納米合金進行進一步優化,以提高其在直接醇類燃料電池中的性能。該納米合金的制備方式有望爲燃料電池和其它可再生能源領域創造低成本、高活性和耐用性的催化劑。 

                            这项研究已于8月17日发表在Elsevier出版社旗下的《Matter》杂志(DOI: 10.1016/j.matt.2020.07.027)。在首尔国立大学工作的冯继成博士和过程工程所陈东副研究员为论文的共同第一作者。 

                            (材料與環境工程研究部)

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