由湖南大學和清華大學訪學教授、加州大學洛杉磯分校化學系教授段鑲鋒及該校材料系教授黃昱領導的包括中國、美國及意大利科學家在內的國際科研團隊，研發出表面呈鋸齒狀的超細鉑納米線催化劑，大大增加了燃料電池催化劑的表面活性和比表面積，將其總體催化活性提升了50多倍。該成果日前在線發表于《科學》。
燃料電池汽車因零排放和高能效而備受關注，卻因燃料電池價格高昂而推廣受阻，其中一個重要原因是它需要昂貴的鉑作催化劑。據段鑲鋒介紹，鉑的催化活性由表面活性和比表面積決定。以往研究多從改善鉑的化學環境等方面提升其表面活性，或通過調整鉑的納米結構等幾何手段提升其比表面積，很難將兩者兼顧。
“材料的催化活性一般與表面原子結構有關，材料做得越小，參與化學反應的表面原子越多，但材料穩定性卻變差，經常會因發生團聚而失去表面活性或比表面積。”段鑲鋒稱，該研究的突破在于“首次同時實現了最高的比表面積和表面活性”。
研究人員告訴《中國科學報》記者，鋸齒狀超細納米線同時具備了作為高效電化學催化劑的幾個特性。首先，其鋸齒狀的表面缺陷結構與特殊化學環境可有效降低反應的活化能，極大地提高表面催化活性。另外，它具備的特殊一維納米線結構可有效降低超細納米結構團聚幾率，從而提供超高的、穩定的比表面積。同時，一維納米結構優異的導電性及其與催化劑載體的“多點接觸”可優化電化學反應電子輸運的過程，提高鉑催化劑的利用效率。
據悉，該成果將大幅降低燃料電池成本，具有廣闊的應用前景。同時，該研究方法對類似納米催化劑研究亦有廣泛借鑒意義。
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