鉅大LARGE | 點擊量：925次 | 2019年04月27日
石墨烯包覆可提高析氫催化劑穩定性
周恩來曾就讀過的日本筑波大學所領導的合作項目發現了一種優化析氫催化劑的方法，可以在不顯著犧牲催化活性的前提下提高其穩定性。研究小組發現用石墨烯包覆催化劑納米顆粒，可以提高催化劑耐用性，該成果發表在ACS上。
研究人員稱，“我們優化了石墨烯涂層納米顆粒的數量和它們的催化活性之間的平衡，要做到這一點，我們必須精確地控制石墨烯層涂布納米顆粒的數量，這是通過仔細調節石墨烯在納米顆粒上的沉積時間來實現的。”
團隊制備了一系列涂覆有不同數目石墨烯層的納米粒子樣品，并對其進行表征，然后確定了它們在析氫反應中的催化活性。涂覆有最佳數量的石墨烯層的催化劑納米顆粒，其僅為三至五層，在析氫反應中顯示出與昂貴的鉑基催化劑類似的活性。重要的是，這些納米顆粒也顯示出高穩定性；石墨烯涂層防止金屬納米粒子溶解在酸性反應溶液中。
研究人員進行了理論計算來支持他們的實驗結果。結果證實了石墨烯層數、化學穩定性和納米粒子的催化活性之間的關系。也就是說，涂覆少于三個石墨烯層的納米顆粒比三至五層涂覆的催化劑具有更高的催化活性，但這是以耐久性為代價的；前者比后者表現出較差的化學穩定性。
“我們的研究結果為在酸性條件下通過現場聚合物電解質膜電解在氫站進行大規模氫生產的穩定、廉價的催化劑鋪平了道路。”該小組的研究結果有利于氫燃料清潔能源產業化。
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