普渡大学纳米结构催化剂取进展

据外国媒体报道：普渡大学的研究者的模拟显示，一种新的电催化剂可以解决与燃料电池和电解槽相关的重大问题。

通过化学反应产生电能的燃料电池和将能量转化为氢气或其他气体的电解池使用电催化剂来促进化学反应。可以活化这种反应的电催化剂往往是不稳定的，它们常常会在燃料电池或电解槽中的高酸性或碱性水溶液中被腐蚀。

化学工程副教授杰弗里·格里利（Jeffrey Greeley）领导的一个团队研究了沉积在铂金上的纳米结构镍电极电催化剂的活性和稳定性。这一设计创造了令人意想不到的特性，格里利表示，催化剂的结构非常稳定，远远超过仅通过镍的性质得出的预测值。

格里利的团队和在阿贡国家实验室工作的合作者注意到了放置在铂基板上的镍的电催化潜力。之后，格里利的团队开始实验如何使这种组合物的电催化剂既高效又稳定。

格里利的团队模拟了在铂基板上镀不同厚度和直径的镍，同时也考察了催化剂在电池中的电压和pH值。结果发现，通过排布镍使得其厚度维持在1~2个原子层左右，并且使其直径保持在1~2个纳米的范围即可得到团队所需要的性能。

格里利表示，镍超薄层是关键，因为所有的电化学反应都发生在两种金属交接处。由于镍只有一个或两个原子层，几乎所有反应都与铂一起发生，从而使其不会氧化，提供稳定性。

阿贡国家实验室工作的合作者随后分析了镍铂结构，并确认了格里利及其团队预期的电催化特性。

接下来，格里利计划用不同的金属测试类似的结构，例如用金替代铂或用钴代替镍，以及改变pH和配方。他表示，其他更稳定而高效的组合可以使用他的计算分析找到。

美国能源部支持这项研究。该研究于5月份由Nature Energy杂志发表。

论文的作者为Brian Wallheimer: 765-532-0233,

通讯作者为Jim Bush, 765-494-2077,

主要贡献者有：Jeffrey Greeley, 765-494-1282, jgreeley@purdue.edu