钜大LARGE | 点击量：901次 | 2019年04月27日
石墨烯包覆可提高析氢催化剂稳定性
周恩来曾就读过的日本筑波大学所领导的合作项目发现了一种优化析氢催化剂的方法，可以在不显著牺牲催化活性的前提下提高其稳定性。研究小组发现用石墨烯包覆催化剂纳米颗粒，可以提高催化剂耐用性，该成果发表在ACS上。
研究人员称，“我们优化了石墨烯涂层纳米颗粒的数量和它们的催化活性之间的平衡，要做到这一点，我们必须精确地控制石墨烯层涂布纳米颗粒的数量，这是通过仔细调节石墨烯在纳米颗粒上的沉积时间来实现的。”
团队制备了一系列涂覆有不同数目石墨烯层的纳米粒子样品，并对其进行表征，然后确定了它们在析氢反应中的催化活性。涂覆有最佳数量的石墨烯层的催化剂纳米颗粒，其仅为三至五层，在析氢反应中显示出与昂贵的铂基催化剂类似的活性。重要的是，这些纳米颗粒也显示出高稳定性；石墨烯涂层防止金属纳米粒子溶解在酸性反应溶液中。
研究人员进行了理论计算来支持他们的实验结果。结果证实了石墨烯层数、化学稳定性和纳米粒子的催化活性之间的关系。也就是说，涂覆少于三个石墨烯层的纳米颗粒比三至五层涂覆的催化剂具有更高的催化活性，但这是以耐久性为代价的；前者比后者表现出较差的化学稳定性。
“我们的研究结果为在酸性条件下通过现场聚合物电解质膜电解在氢站进行大规模氢生产的稳定、廉价的催化剂铺平了道路。”该小组的研究结果有利于氢燃料清洁能源产业化。
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