作者:温才妃 张东润 来源:中国科学报 发布时间:2020/6/23 23:51:43
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苏大精准催化团队获江苏科学技术奖一等奖

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二维核壳结构

近日,苏州大学材料与化学化工学部教授黄小青团队开展的“面向燃料电池应用的多组分铂基纳米材料研究”荣获2019年度江苏省科学技术奖一等奖。

铂基纳米材料在燃料电池领域具有诱人的应用前景,但铂资源稀少且价格昂贵,铂基催化剂的成本很高。燃料电池能量利用率非常高、环境友好,但其高昂造价导致大规模应用受限。因而,如何降低铂基催化剂的成本,推动铂基纳米材料的实际燃料电池应用成为了亟待解决的关键问题。

在国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助下,黄小青团队提出了基于多组分铂基材料的精准制备及其在催化领域高效合理利用的新原理、新策略,形成了以一维铂基纳米线、二维铂基纳米片、三维铂基多面体为核心的新型材料体系,对制备新型高性能燃料电池催化材料具有积极作用,有助于解决日益严峻的能源问题。

与单一组分贵金属纳米材料相比,多组分铂基纳米材料的制备和催化应用存在着更多挑战。一方面,需要有效实现多组分铂基纳米材料在组分和结构上的多重调控;另一方面,具有特定或复杂结构的多组分铂基纳米材料的控制合成方式有待研究。针对这些瓶颈问题,该团队通过前期大量的正交实验发现,作为结构控制剂的化学小分子是影响多组分铂基纳米材料可控合成的关键。由此,发展了一套有效的小分子调控策略,为复杂的多组分铂基纳米材料体系的控制合成奠定了基础。

该项目主要开发了多组分铂基纳米材料合成调控的新方法,利用化学合成方法实现了多组分铂基纳米材料的高效制备及其表界面结构的精准调控;提出了铂基纳米材料的表面应力、高能晶面与燃料电池催化反应性能之间的构效关系,为开发面向燃料电池催化反应的催化剂提供了重要的设计策略;实现了面向燃料电池催化反应的高活性高稳定性的铂基纳米材料的制备,获得了创纪录的燃料电池阴极反应催化剂。

该团队在多组分铂基贵金属纳米材料的精准制备及其催化应用领域形成了自己的优势,取得了一系列研究成果。累计在《科学》等期刊杂志上发表论文22篇,并且授权美国发明专利2项。

目前,研究团队正着眼于催化剂的规模放大和批量制备探索,有望进一步大幅降低催化剂成本,从而满足未来产业化的要求,实现燃料电池可持续发展。

 
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