项目名称: 基于非晶合金的多级纳米多孔金属结构调控及电催化性能研究

项目编号: No.51601065

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2017

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 王树申

作者单位: 华中科技大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 清洁、高效的燃料电池技术是解决能源危机和环境污染的有效途径之一,然而昂贵且易中毒的Pt金属催化剂制约了醇类燃料电池的商业化进程。Pd基催化剂有望成为Pt基催化剂最有前途的替代材料,在燃料电池领域具有诱人的应用前景。开发高性能Pd基催化剂材料成为其能否服役的关键。利用非晶合金热塑性微成形和去合金化技术可以获得大比表面积的多级结构纳米多孔催化剂,从而大幅度提高电催化性能。然而,目前有关该方面的研究十分欠缺。本项目拟以Pd基非晶条带为对象,重点研究:1)微-纳多级纳米多孔Pd基催化剂的结构设计与制备技术;2)热塑性微成形对去合金化的影响;3)多级纳米多孔催化剂的结构特征及其对电催化性能的影响。通过以上研究,获得微-纳多级纳米多孔催化剂结构调控方法,揭示多级纳米多孔结构对电催化性能的影响规律及机制。本项目的研究对高性能Pd基纳米催化剂的结构设计,促进其在燃料电池应用具有重要的科学意义和实用价值。

中文关键词: 非晶态合金;热塑性微成形;去合金化;纳米多孔结构;电催化性能

英文摘要: Fuel cell with green and efficient characteristics is one of the effective technologies to solve the energy crisis and protect the environment. However, Pt metallic catalysts with high cost and low tolerant ability for CO poisoning seriously block the further commercialization of direct alcohol fuel cells. Naturally, Pd-based catalysts have attracted great attention and are hoped to be the best substitute of Pt-based catalysts for the attractive application in alcohol fuel cells. Therefore, the development of Pd-based catalyst materials with enhanced ultrahigh catalytic properties becomes the key to the service in fuel cells. The hierarchical nanoporous catalysts can be fabricated by thermoplastic micro-forming and dealloying of amorphous alloys, which possess large specific surface area resulting in the greatly increase of electro-catalytic properties. Up to date, however, the relevant research on hierarchical nanoporous structures is sorely lacking. In this project, a type of Pd-based amorphous alloy will be chosen as the research object, and the research contents include: 1) Structure designing and fabrication techniques of micro-nano hierarchical nanoporous Pd-based catalysts; 2) Effect of thermoplastic micro-forming to the subsequent dealloying; 3) Structure features of hierarchical nanoporous catalysts and their effect toward electro-catalytic properties. The present project can help us master the structure tailoring method of micro-nano hierarchical nanoporous catalysts. Moreover, this project can enhance the understanding of the influence rule and mechanism of hierarchical nanoporous structures on electro-catalytic properties. On the other hand, this project is also of an important significance for the structure design of nano-catalysts with high catalytic performance, and for their practical application in fuel cells.

英文关键词: Amorphous alloy;Thermoplastic micro-forming;Dealloying;Nanoporous structure;Electro-catalytic property

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