我所在雙原子中心型非貴金屬氧還原催化劑方面獲可喜進(jìn)展
作為氫-氧、金屬-空氣等燃料電池的陰極反應(yīng)，氧還原反應(yīng)（ORR）的研究是當(dāng)前新能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)。由于ORR動(dòng)力學(xué)緩慢，催化過(guò)程需要貴金屬Pt過(guò)多，這是目前燃料電池成本過(guò)高的主要瓶頸。以非金屬單原子為中心的熱解型M-Nx/C催化劑在活性和穩(wěn)定性方面?zhèn)涫荜P(guān)注。然而，現(xiàn)階段該類型與商業(yè)Pt催化劑相比仍然存在一定差距，特別是活性偏低、機(jī)理未定以及活性位點(diǎn)結(jié)構(gòu)尚不明確。
我所邢巍研究員課題組以“雙原子中心提高非鉑催化劑本征活性”的理念，與中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)物所姜政研究員及武漢大學(xué)陳勝利教授深入合作，利用有機(jī)金屬框架為前驅(qū)體，通過(guò)調(diào)節(jié)活性組分Co的含量，精準(zhǔn)制備具有高活性結(jié)構(gòu)的雙原子中心催化劑，活性提高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，達(dá)到目前單原子活性位催化劑的13倍，具備了實(shí)用價(jià)值。通過(guò)球差校正電鏡和擴(kuò)展的X-射線吸收近邊譜證實(shí)了雙原子Co中心活性位結(jié)構(gòu)的存在。理論計(jì)算表明在該活性位上，ORR過(guò)程的反應(yīng)能壘被大幅降低，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)顯著加快。本工作首次從理論和實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了雙原子活性中心更具優(yōu)勢(shì)，為設(shè)計(jì)高效的非貴金屬催化劑開創(chuàng)了新的思路。
該工作發(fā)表于Nano Energy, 2018, 46: 396-403，得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的支持。
(化學(xué)電源組)?
雙原子Co基氧還原電催化劑的性能，結(jié)構(gòu)表征以及機(jī)理預(yù)測(cè)
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