2024年12月29日 星期日
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两研究机构合作开发新型催化剂

2019/10/16 12:31:031654

据国外网站报道: Ames实验室目前成功探索出制造合金纳米颗粒催化材料的方法,该高效合金纳米级颗粒可在燃料电池上应用,进而降低贵金属铂的用量。

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研究人员克服技术难关,成功制备具有有序晶格结构的铂-锌纳米颗粒,该催化剂在纳米尺寸可以最大程度地催化反应物。Ames实验室科学家及爱荷华州立大学化学系副教授Huang解释道,表面积-体积比是该颗粒重要的参数,因为相同体积的催化剂粒子,其颗粒越小,可以进行催化反应的表面积越大,催化剂的活性就越高。

但是退火过程所必需的高温往往会使得催化剂颗粒团聚,无法得到纳米级别的尺寸。团聚后的催化剂颗粒内部无法与反应物接触,会造成内部合金浪费。所以,制造过程是影响催化剂性能重要的一环。

为了防止高温条件导致的催化剂团聚现象,Huang的研究小组首次利用碳纳米管作为铂-锌合金的支撑,并涂覆二氧化硅介孔材料,经过高温退火过程形成合金化合物后,用化学蚀刻法移除二氧化硅外壳。

最终平均粒径3.2纳米的铂-锌合金催化剂不仅产生了2倍的催化活性,同时利用相同贵金属铂含量制造的催化剂表面积达到商业催化剂表面积的10倍。这一发现是Ames实验室和爱荷华州立大学联合赞助,在Ames实验室的泰坦扫描电子显微镜下观测到的。