“松球结构”催化剂大幅降低电解水制氢成本

发布时间:2019-06-10    来源:科技日报    浏览量:5

    科技日报合肥6月9日电 (记者吴长锋)记者从中国科学技术大学获悉,该校宋礼教授和江俊教授合作,在电解水制氢研究中,利用催化效果最好的铂金属巧妙设计了遍布针尖的“松球结构”催化剂,与商业铂碳催化剂相比,铂金属的用量仅为原来的七十五分之一,大大降低了催化剂的成本。相关成果日前在线发表于《自然·能源》上。


    传统催化剂的催化过程一般都发生在催化剂的表面,且参与?#20174;?#30340;是单个或近邻的几个原子。传统铂催化剂表层的铂原?#29992;?#24471;不亦乐乎,内层的铂原子却只能无所事事。怎样让催化剂中的铂原子不吃大锅饭,每个都动起来呢?


    课题组选择了单位质量下拥有最大表面的球形,将之前扁?#38477;?#20652;化剂都做成一颗颗“球?#20445;?#23558;以前局限在二维平面的?#20174;?#25913;造成了三维立体的?#20174;Α?#21516;?#20445;?#27599;个铂原子都位于球形的表面,保证了它们都在“生产一线”。这样催化剂形成了一个表面满是针尖的“球?#20445;?#27599;个针尖都是一个单原子铂,没?#23567;?#20154;”可以“躲”在后面偷懒。江俊教授说:“这个设计还带来一个惊喜的附加效果,理论模拟发现,弯曲的球面会在尖端铂原子处形成非常强的局域电场,相当于给铂原子脚上加了一个加速履带,可以进一步增强催化效?#30465;!?/p>


    最后测试结果表明,当电解溶液中的?#20174;?#29289;通过一颗颗的表面遍布针尖的“松球”?#20445;?#24418;成氢气的速率大大增加。


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