质子交换膜燃料电池由于催化剂材料的高成本而阻碍了其商业化发展，而目前昂贵的铂催化剂仍然是催化燃料电池阴极反应（氧气还原反应）最高效的催化剂，因此大规模制备少铂、高效、稳定的氧还原催化剂是目前研究的热点。

       中国科学技术大学俞书宏教授研究组近来利用一步还原的方法，制备了碳载铂钴镍三元合金纳米颗粒材料，经过高温退火促使合金颗粒内部铂和镍原子向颗粒表面迁移，形成一种表面富铂镍的核壳多元合金结构。这种结构不仅利于提高铂原子的利用率，而且可以显著降低贵金属的用量；同时，钴、镍过渡金属的引入，改变了铂的电子结构，同样可促进其催化反应。基于以上原理制备的催化剂应用于强酸下电催化氧还原反应，表现出优异的催化活性，经过10,000次循环测试，其稳定性明显优于目前商业化铂碳催化剂。该研究成果近日发表于国内新创办的英文期刊Science China Materials（《中国科学：材料科学》）2015年第3期（原文链接 http://link.springer.com/article/10.1007/s40843-015-0034-5）。

铂钴镍合金纳米颗粒用于电催化氧还原

       通过有效控制催化剂组分、形貌及表面结构从而提高其电催化性质，同时降低贵金属用量，是近来铂基催化剂研究的一个重要方向。该课题组已研发了多种新型多组分合金电催化剂材料，并通过有效调控催化剂材料组分，制备了一系列高活性和良好稳定性的铂基电催化剂用于电催化甲醇氧化反应（Angew Chem Int Ed. 2013, 52: 7472; ChemCommun. 2013, 49: 8704）、甲酸氧化（Chem Commun 2012, 48: 12062）、氧还原反应（ACS Cat. 2012, 2: 916; Chem Sci. 2015, 6: 3038）等, 并在实验中发现通过改变催化剂表面结构（Adv Energy Mater. 2012, 2: 1180;ChemCatChem. 2012, 4: 1560）及控制金属界面可大幅提高催化剂的催化活性（ACS Nano 2011, 5: 4211）, 同时由于表面结构的改变会提高催化剂的稳定性（Chem Sci. 2011, 2, 1611）。应邀在美国化学会《化学研究述评》上发表的评述文章（Acc Chem Res. 2013, 46:1427），综述了近年来该课题组提出的通过调控贵金属纳米结构的组分、界面和表面特性以实现对此类燃料电池催化剂的催化活性有效调控所取得的进展。

       该研究工作得到了国家自然科学基金、科技部973计划项目的支持。

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