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介孔多元金屬催化劑的研究取得重要進(jìn)展
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最近，日本國立材料研究所(NIMS)JSPS研究員李翠玲博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊在制備介孔多元金屬催化劑和提高甲醇催化活性方面取得重要進(jìn)展。他們通過簡單的一步液相法合成了孔結(jié)構(gòu)和尺寸可調(diào)控的鉑基多孔金屬材料，并揭示了在電催化甲醇氧化過程中，催化劑的組分和形貌對催化活性的影響。 as 液相一步法合成多孔的兩元，三元核殼/合金納米球的示意圖 隨著化石能源的枯竭，和全球環(huán)境問題的日益加劇，開發(fā)可持續(xù)的綠色能源的需求十分迫切。鉑作為燃料電池中不可或缺的催化劑材料，其催化活性和穩(wěn)定性決定了能源器件的性能。鑒于鉑的昂貴價格和極其有限的儲量，如何提高催化材料的利用效率成為研究熱點。研究表明，多孔結(jié)構(gòu)可以增加活性位點的暴露，從而提高材料的利用效率。現(xiàn)有的制備貴金屬多孔材料的方法主要是基于表面活性劑的自組裝，而后續(xù)的金屬還原過程會嚴(yán)重破壞這種表面活性劑的組裝結(jié)構(gòu)。因而，制備孔結(jié)構(gòu)和尺寸可調(diào)空的規(guī)則多孔貴金屬材料，成為電催化領(lǐng)域和材料領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。 JSPS研究員李翠玲博士及其研究團(tuán)隊設(shè)計和發(fā)展了一種簡單的一步溶液法制備多孔結(jié)構(gòu)的鉑催化劑。通過控制溶液中模板劑(F127)的濃度和還原劑的還原能力等因素，孔的結(jié)構(gòu)和形貌可以在很大尺寸范圍內(nèi)可調(diào)。同時，通過引入其他的金屬，可以很容易地得到具有不同組分的合金/核殼結(jié)構(gòu)的多元介孔金屬納米球。進(jìn)一步將這種多元介孔金屬納米球催化劑用于電催化甲醇氧化時，發(fā)現(xiàn)其組分和形貌對催化活性有較大影響。由于其極大的表面積,有利于物質(zhì)擴(kuò)散的孔結(jié)構(gòu)，以及多元金屬的協(xié)同作用，大孔徑的介孔金屬納米球給出了非常高的質(zhì)量和比表面積催化活性。該工作為高效催化劑的設(shè)計和制備提有很好的啟發(fā)作用。相關(guān)論文在線發(fā)表在Adv. Sci. 2015, 2, 1500112。 早稻田大學(xué)的博士研究生蔣波是該論文的第一作者，改論文的合作者還包括日本國立材料研究所的Yusuke Yamauchi教授，主任研究員Masataka Imura博士，早稻田大學(xué)博士研究生湯靜。該研究工作得到了日本學(xué)術(shù)振興會以及日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)的支持。 （http://www.materialsviewschina.com/2015/10/18027/） |
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