在中科院“百人計劃”和國家自然科學(xué)基金項目支持下，中科院蘭州化學(xué)物理研究所清潔能源化學(xué)與材料實驗室低維材料與化學(xué)儲能課題組在直接甲醇燃料電池陽極催化劑的合成與性能研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展。
直接甲醇燃料電池具有低溫快速啟動、結(jié)構(gòu)簡單、燃料易儲存、環(huán)境污染小等優(yōu)點，可用于不間斷通訊設(shè)備和便攜式電子產(chǎn)品。然而，高昂的陽極催化劑成本阻礙了其商業(yè)應(yīng)用。通過載體選擇和催化劑結(jié)構(gòu)設(shè)計可以提高催化劑的活性與穩(wěn)定性，并且有效降低成本。
研究人員以石墨烯為載體，采用步驟簡單、環(huán)境友好的制備方法，合成了擔(dān)載型樹突狀結(jié)構(gòu)的鉑鎳合金催化劑。該催化劑具有極大的電化學(xué)活性面積，甲醇催化活性和穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于商業(yè)的PtRu/C催化劑。與雙貴金屬體系（鉑金、鉑鈀、鉑釕）催化劑相比，鉑鎳合金催化劑制備成本低且工藝簡單。相關(guān)工作發(fā)表在Electrochem. Commun. (2012, 23, 72–75)。
此外，該研究小組還制備了石墨烯擔(dān)載的空心結(jié)構(gòu)PtSnCo催化劑，以及利用表面修飾技術(shù)在石墨烯上生長鉑催化劑，二者均表現(xiàn)出良好的催化活性。相關(guān)工作發(fā)表在J. Power Sources (2012, 205, 239– 243)和Electrochim. Acta (2012, 59, 429– 434)。
圖1 石墨烯擔(dān)載的樹突狀PtNi(d-PtNi/G) (左)與空心PtSnCo三元催化劑(右)
圖2 商業(yè)PtRu/C與d-PtNi/G催化劑催化甲醇的活性(左)和穩(wěn)定性(右)
直接甲醇燃料電池具有低溫快速啟動、結(jié)構(gòu)簡單、燃料易儲存、環(huán)境污染小等優(yōu)點，可用于不間斷通訊設(shè)備和便攜式電子產(chǎn)品。然而，高昂的陽極催化劑成本阻礙了其商業(yè)應(yīng)用。通過載體選擇和催化劑結(jié)構(gòu)設(shè)計可以提高催化劑的活性與穩(wěn)定性，并且有效降低成本。
研究人員以石墨烯為載體，采用步驟簡單、環(huán)境友好的制備方法，合成了擔(dān)載型樹突狀結(jié)構(gòu)的鉑鎳合金催化劑。該催化劑具有極大的電化學(xué)活性面積，甲醇催化活性和穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于商業(yè)的PtRu/C催化劑。與雙貴金屬體系（鉑金、鉑鈀、鉑釕）催化劑相比，鉑鎳合金催化劑制備成本低且工藝簡單。相關(guān)工作發(fā)表在Electrochem. Commun. (2012, 23, 72–75)。
此外，該研究小組還制備了石墨烯擔(dān)載的空心結(jié)構(gòu)PtSnCo催化劑，以及利用表面修飾技術(shù)在石墨烯上生長鉑催化劑，二者均表現(xiàn)出良好的催化活性。相關(guān)工作發(fā)表在J. Power Sources (2012, 205, 239– 243)和Electrochim. Acta (2012, 59, 429– 434)。
圖1 石墨烯擔(dān)載的樹突狀PtNi(d-PtNi/G) (左)與空心PtSnCo三元催化劑(右)
圖2 商業(yè)PtRu/C與d-PtNi/G催化劑催化甲醇的活性(左)和穩(wěn)定性(右)
