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[话题] 中国学者水制氢有妙招,针尖让催化剂原子“无法偷懒”

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yexuqing 发表于 2019-6-6 20:05:16 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
 
中国学者水制氢有妙招,针尖让催化剂原子“无法偷懒”

吴兰,范琼/中新网
2019-06-06 16:40
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中国科学技术大学6月6日消息,该校科研人员在电解水制氢研究中出妙招——巧妙设计出遍布针尖的“松球结构”催化剂,在保持制氢效果不变情况下,与商业铂碳催化剂相比,铂金属的用量仅约原来的七十五分之一。
相关成果近日在线发表在《自然·能源》上。
氢能作为一种高效清洁可再生能源是当前各界关注的热点,电解水制氢由于零污染、零排放的优势而受到越来越多研究者注意。如何制出新型价廉高效催化剂成为关键一环。
目前按照传统方式制造的铂催化剂,催化过程一般发生在催化剂表面,表层铂原子“忙得团团转”,内层铂原子却“无所事事”。
中国科学技术大学宋礼教授和江俊教授课题组合作,将之前扁平催化剂局限在二维平面反应改造成三维立体反应,形成一个表面满是针尖的“球”,每个针尖都是一个单原子铂,保证每个铂原子都在“生产一线”,使其“无法偷懒”。
江俊表示,理论模拟发现,弯曲的球面会在尖端铂原子处形成非常强的局域电场,相当于给铂原子脚上加了一个加速履带,可以进一步增强催化效率。
测试结果表明,当电解溶液中的反应物通过一颗颗的表面遍布针尖的“松球结构”时,形成氢气的速率大大增加。宋礼说:“在产氢量相同的情况下,我们设计的催化剂只需要一份铂,而传统商业铂碳催化剂则需要约七八十份,很大程度上降低了催化剂成本。”
据科研人员介绍,铂金属在电化学制氢反应中拥有很重要的地位,这一研究最大限度地减少铂用量且并未影响制氢效果,有望实现规模化应用。
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