Недавно Ли Юэ, научный сотрудник Института микронанотехнологий и приборов Института физики твердого тела Института физики твердого тела Академии наук Китая, добился новых успехов в контроле наноматериалов из пористого золота и серебра-платины (AuAgPt) и их исследования метанольного катализа. Соответствующие результаты исследований опубликованы в Journal of Chemistry A (J.Mater. Chem., DOI: 10.1039 / c8ta04087g).
В последние годы с быстрым развитием экономики растет спрос Китая на энергию. Ископаемая энергия, как самая важная энергия, потребляемая миром, приносит нам удобство, а также вызывает серьезное загрязнение окружающей среды. Чистая энергия, которая может заменить ископаемую энергию, становится все более и более важной. Топливный элемент - это устройство, которое может напрямую преобразовывать химическую энергию в топливе и окислителе в электрическую энергию. Это четвертое место после гидроэнергетики, огневой мощи и атомной энергетики. Он имеет преимущества энергосбережения, высокой эффективности преобразования и близкой к нулевой эмиссии. Он стал важным способом решения энергетических и экологических проблем. Среди них метанольные топливные элементы широко используются из-за их высокой эффективности и экологичности. Портативное оборудование. По сравнению с водородной энергией метанол является более дешевым жидким топливом, его легко хранить, легко транспортировать и имеет более высокую теоретическую плотность энергии. Поэтому метанольные топливные элементы обладают очень хорошим прикладным потенциалом в области новой энергии.
В настоящее время катализаторы для метанольных топливных элементов в основном изготовлены из платиновых наноматериалов. Однако в процессе получения традиционные платиновые наноматериалы могут вызывать побочные эффекты, такие как отравление и осаждение, которые постепенно снижают активность эффективной площади и массовую активность платиновых нанокатализаторов, что серьезно влияет на Срок службы метанольных топливных элементов. Кроме того, металлическая платина, необходимая для получения платиновых наноматериалов, имеет низкую емкость, высокую стоимость и высокую стоимость, что не способствует крупномасштабному коммерческому использованию батарей. Чтобы улучшить каталитическую активность и стабильность катализаторов топливных элементов метанола. Нанокатализаторы на основе лития, платины и платины с различными структурами были получены различными способами, такими как: наночастицы платины с кристаллами с высоким индексом, полые платино-палладиевые сплавы, сплавы платина-никель, сплавы серебро-платина и т. Д., Но эти материалы Большинство методов подготовки сложны, цикл реакции длинный, и вышеуказанные проблемы каталитической активности и стабильности не решены хорошо.
Исследовательская группа Ли Юэ успешно подготовила трехмерный пористый катализатор из наноматериала AuAgPt из тернарного сплава методом лазерной индукции. Сначала они обработали нанокубу Au @ Ag с хлороплатинатом калия, чтобы получить нанокубу Au @ AgPt (Au @ AgPt NC). Нанокуба Au @ AgPt подвергается лазерному облучению лазером 670 ~ 700 вольт для быстрого расплавления нанокубы Au @ AgPt в твердые наносферы AuAgPt (твердые AuAgPt NSs), а затем твердый сплав AuAgPt удаляется химическим травлением. Часть серебра в наносферах производит монодисперсные трехмерные пористые наносферы AuAgPt из тройного сплава (Spongy AuAgPt NSs) (рис.1, рис.2). Эта наносфера из тройного сплава AuAgPt не только более устойчива, чем обычная платина. наноматериалы, а также имеющие большую удельную поверхность и высокую плотность активных центров, легко адсорбируются реагенты, могут эффективно улучшить каталитическую активность, его массовая активность метанола (1,62 mgPt-1) представляют собой твердые наносферы AuAgPt сплава ( 0,35 A mgPt-1) и коммерческие платиновая чернь (черный Pt), (0.32 mgPt-1) составляет 4,6 и 5,1 раза. эти превосходные свойства самого материала из-за пористую структуру поверхности материала и высокие грани индекса, кристалл сетка Существует искажение и границы двойников. В исследовании решено до некоторой степени, когда топливные элементы не является высокой каталитической активностью, плохие проблемы со стабильностью и короткий срок службы батареи.
Более исследование финансировалось Китайской академии наук кросс-командных проектов и проекта Национального фонда естественных наук.
Рисунок 1. (a) - (b) Сканирующая электронная микроскопия полевой эмиссии и просвечивающая электронная микроскопия наносфер из тернарного сплава AuAgPt; (c) Проекционное изображение с высоким угловым темным полевым сканированием и распределение элементов наносфер AuAgPt из тройного сплава На фигуре; элемент профиля (D), линии сканирование; рентгеновская дифрактограмма (е) AuAgPt тройных сплавов наносферы.
Рисунок 2. AuAgPt тройных сплавы наносферы HRTEM вид (а) присутствует в границах частиц и двойных гранях высокого индекса, частично увеличенный вид (б) искажение решетки.
Рисунок 3. Наносферы тройного сплава AuAgPt, твердые наносферы сплава AuAgPt и электрокаталитические характеристики платиново-черной метанолиновой кислоты. (A) Циклические вольтамперограммы, испытанные в насыщенном азотом 0,1 М растворе HClO4, (b) при 0,1 М Кривая окисления метанола, испытанная в растворе метанола HClO4 + 0,2 M; (c) Таблица сравнения активности окисления метанола различных катализаторов; (d) Сравнительная таблица испытаний на стабильность.
