新型核壳催化剂可降低贵金属用量

麻省理工的研究人员研发出了新型核壳催化剂，在保持相同催化效率的前提下，核壳催化剂的贵金属使用量仅为传统催化剂的十分之一。

在此之前，研究人员已成功制备以金属镍与钴为核心的核壳催化剂，但此类催化剂核心的稳定性较差，容易与外层贵金属形成合金。与镍与钴相比，金属碳化物具有更好的耐腐蚀性能，不会与贵金属形成合金，是核壳催化剂核心的理想材料。贵金属与碳化物结合以及高温处理结块以及表面污染问题限制了此类催化剂的发展。

麻省理工的研究人员把核与壳的前驱体先集成到二氧化硅模板中，使得两者在热处理过程中并拢，形成自组装的核壳结构。再于室温中使用酸处理二氧化硅模板。通过此方法，合成了以碳化物为核心的核壳催化剂。

新的催化剂除了能减少贵金属用量外，还具有众多优点。由于贵金属不易与其他材料结合。研究人员可以在壳结构中添加多种贵金属元素以及在碳化物壳结构中添加多种非金属元素，自由地组装复杂催化剂。这有利于研究人员调节催化剂性质，用于不用催化用途。另一方面，新催化剂表现出良好的抗中毒性能。一般来说，贵金属表面会与CO结合，导致失活。传统的氢燃料电池催化剂仅能承受10ppm的CO，而研究人员发现新的催化剂可承受高达1000ppm的CO。此外，新的核壳结构在众多高温的反应条件中均表现出良好的结构稳定性，抗结块能力强。

虽然这类新型催化剂的研究仍处于起步阶段，距离商业化仍有距离，但此类催化剂将推进燃料电池产业的进一步发展。