用于氧气还原反应的新型铂基纳米催化剂的结构设计、可控合成与机理探索

项目名称： 用于氧气还原反应的新型铂基纳米催化剂的结构设计、可控合成与机理探索

项目编号： No.21203173

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 曾杰

作者单位： 中国科学技术大学

项目金额： 26万元

中文摘要： 质子交换膜燃料电池因其高能量转换率、零污染等优势被认为是最有前景的洁净能源技术之一，但其发展却受到了一些现有技术缺陷的阻碍，主要技术瓶颈在于缺乏催化电池阴极端氧气还原反应的高效铂基催化剂。为了改善这一现状，我们在本项目中提出借助贱金属和次贵金属纳米晶为支撑材料，发展一套在其表面沉积薄层甚至单层铂原子的技术和一套原位电置换取代技术，用以构造M-Pt核壳结构和PtxMy合金空心结构的纳米催化剂，进而提高催化剂中铂原子的利用率和其单位质量活性；并精确调控催化剂的表面晶面、棱角、化学组分等特征，筛选出高效且廉价的新型纳米催化剂，使其单位质量活性达到0.66 A/mg，即为美国能源部2015年既定目标的1.5倍；并利用表面等离子共振和表面增强拉曼等光谱手段研究其催化反应机理。本项目的成功实施，不仅能在理论和实验上取得原创性成果，而且能得到拥有自主知识产权的新型纳米催化剂，并有望应用于商业用途。

中文关键词： 钯@铂镍核壳结构纳米晶；铂铜分形框架结构纳米晶；液相晶种介导生长法；氧气还原反应；活性

英文摘要： The proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) are considered to be one of the most promising clean energy technologies that can help resolve the energy crisis and problems of environmental pollution. However, the promise of their widespread application

英文关键词： Pd@PtNi core–shell nanocrystals；PtCu hierarchical nanoframes；seed-mediated growth；ORR；activity