เหอเฟย์สถาบันของความคืบหน้าในการศึกษาของเมทานอลวัสดุตัวเร่งปฏิกิริยาเซลล์เชื้อเพลิง

เมื่อเร็ว ๆ นี้เหอเฟย์สถาบันของสารเทคโนโลยีไมโครนาโนและอุปกรณ์ที่เพื่อนร่วมงานวิจัยสถาบันฟิสิกส์สถานะของแข็งจีน Academy of กลุ่มวิจัยวิทยาศาสตร์ในลีเตรียมการควบคุมมากขึ้นของทองที่มีรูพรุน - ความคืบหน้าใหม่ในการวิจัยการเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม (AuAgPt) อัลลอยด์และเมทานอลด้านของวัสดุนาโน - เงิน ผลการวิจัยที่เกี่ยวข้องเผยแพร่ใน Journal of Materials Chemistry A (J. Mater Chem. A, DOI: 10.1039 / c8ta04087g)

ในปีที่ผ่านมากับการพัฒนาทางเศรษฐกิจอย่างรวดเร็วของจีนมีความต้องการพลังงานมีการเจริญเติบโต. เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นพลังงานหลักที่ใช้ในขณะนี้ทั่วโลกจะได้นำเราสะดวกสบาย แต่ยังก่อให้เกิดมลพิษร้ายแรงต่อสภาพแวดล้อมของโลก. ดังนั้นการพัฒนา สามารถแทนที่พลังงานฟอสซิลพลังงานสะอาดจะกลายเป็นสิ่งสำคัญมากขึ้น. เซลล์เชื้อเพลิงเป็นเชื้อเพลิงสารเคมีและสารต้านอนุมูลอิสระสามารถแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงซึ่งเป็นน้ำที่สอง, ไฟไหม้, การผลิตไฟฟ้านิวเคลียร์ 'ของคนที่สี่ ชนิดของการผลิตกระแสไฟฟ้า '; เนื่องจากการประหยัดพลังงานที่มีประสิทธิภาพสูงข้อดีของใกล้ศูนย์การปล่อยมลพิษนั้นได้กลายเป็นวิธีที่สำคัญในการแก้ปัญหาพลังงานและปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เซลล์เชื้อเพลิงเมทานอลเนื่องจากมีประสิทธิภาพสูงคุณสมบัติเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย อุปกรณ์แบบพกพาเมื่อเทียบกับพลังงานไฮโดรเจน, เมทานอลเป็นเชื้อเพลิงเหลวที่ถูกกว่าการจัดเก็บง่ายง่ายต่อการขนส่งและมีความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นทางทฤษฎีของเซลล์เชื้อเพลิงเมทานอลมีศักยภาพการใช้งานที่ดีมากในด้านของพลังงานใหม่

ในปัจจุบันส่วนใหญ่เมทานอลเซลล์เชื้อเพลิงตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมวัสดุนาโนธรรมดาทองคำขาววัสดุนาโนในขั้นตอนการเตรียมการจะผลิตพิษฝนและผลข้างเคียงอื่น ๆ เช่นว่าพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพของกิจกรรมและกิจกรรมของมวลของทองคำนาโนตัวเร่งปฏิกิริยาจะค่อยๆลดลงผลกระทบอย่างรุนแรง ชีวิตเซลล์เชื้อเพลิงเมทานอล. นอกจากนี้ความจุต่ำที่จำเป็นสำหรับการเตรียมความพร้อมของทองคำโลหะทองคำนาโนวัสดุราคาแพงค่าใช้จ่ายสูงแบตเตอรี่ไม่เอื้อต่อการใช้งานเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่. เพื่อเพิ่มกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาและความมั่นคงเซลล์เชื้อเพลิงเมทานอล คุณสมบัติจะได้รับการจัดทำขึ้นโดยวิธีการของหลายทองคำและทองคำขาวตามนาโนตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีโครงสร้างที่แตกต่างกันตัวอย่างเช่น: อนุภาคนาโนทองคำมีเครื่องบินดัชนีสูงของโลหะผสมแพลทินัมแพลเลเดียมกลวงโลหะผสมนิกเกิลทองคำขาว, โลหะผสมทองคำขาวเงิน แต่วัสดุเหล่านี้ ที่สุดของกระบวนการเตรียมการมีความซับซ้อนเกิดปฏิกิริยาอย่างยาวนาน แต่ไม่ดีแก้ปัญหาเร่งปฏิกิริยาและความมั่นคง

Li วิธี TF การใช้เลเซอร์เหนี่ยวนำให้เกิดการประสบความสำเร็จเตรียมสามมิติวัสดุนาโนที่มีรูพรุน AuAgPt ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสม ternary. พวกเขาครั้งแรก nanocubes Au @ Ag ได้รับจากการทำปฏิกิริยากับโพแทสเซียม chloroplatinate Au @ AgPt nanocubes (Au @ AgPt NCS), 670-700 โวลต์แล้วใช้เลเซอร์ Au @ AgPt nanocubes การฉายรังสีเลเซอร์เพื่อให้ nanocubes Au @ AgPt ละลายอย่างรวดเร็วในโลหะผสมของแข็ง AuAgPt nanospheres (ของแข็ง AuAgPt NSS) แล้วของแข็งจะถูกลบออกจากการแกะสลักเคมี AuAgPt อัลลอย เงิน nanospheres ส่วนเตรียมความพร้อม monodisperse nanospheres รูพรุนสามมิติ AuAgPt ผสม ternary (ฟู AuAgPt NSS) (รูป. 1, มะเดื่อ. 2). เช่นโลหะผสม ternary AuAgPt nanospheres เสถียรภาพไม่เพียง แต่จะสูงกว่าทองคำแบบดั้งเดิม วัสดุนาโนและมีพื้นที่ขนาดใหญ่ที่เฉพาะเจาะจงและมีความหนาแน่นสูงของเว็บไซต์ที่ใช้งานได้อย่างง่ายดายดูดซับสารตั้งต้นอย่างมีประสิทธิภาพสามารถปรับปรุงการเร่งปฏิกิริยาเมทานอลกิจกรรมมวลของมันคือ (1.62 mgPt-1) เป็นของแข็ง nanospheres อัลลอย AuAgPt ( 0.35 mgPt-1) และทองคำในเชิงพาณิชย์สีดำ (PT สีดำ) (0.32 mgPt-1) คือ 4.6 และ 5.1 เท่า. เหล่านี้คุณสมบัติที่ดีของวัสดุตัวเองเนื่องจากพื้นผิวโครงสร้างรูพรุนของวัสดุและแง่มุมที่ดัชนีสูงคริสตัล ตะแกรง มีการบิดเบือนและเตียงคู่ขอบเขต. การศึกษาได้รับการแก้ไขไปบ้างเมื่อเซลล์เชื้อเพลิงที่ไม่เร่งปฏิกิริยาสูงปัญหาความมั่นคงที่ไม่ดีและแบตเตอรี่ที่สั้น

การวิจัยมากขึ้นได้รับการสนับสนุนจากจีน Academy of Sciences โครงการทีมข้ามและโครงการมูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติ

รูปที่ 1 (ก) - (ข) เป็นโลหะผสมที่ประกอบไปด้วยข้อมูล AuAgPt nanospheres กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสแกนปล่อยก๊าซเรือนกระจกและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องผ่านในรูป .; (C) AuAgPt ternary โลหะผสม nanospheres มุมสูงวงแหวนสนามมืด - ภาพฉายกระจายองค์ประกอบและ มะเดื่อ; องค์ประกอบรายละเอียด (D) สายสแกน; X-ray รูปแบบการเลี้ยวเบน (จ) AuAgPt nanospheres ผสม ternary

รูปที่ 2 AuAgPt ผสม ternary nanospheres HRTEM มุมมอง (ก) อยู่ในขอบเขตของอนุภาคและคู่แง่มุมดัชนีสูงมุมมองขยายบางส่วน (ข) การบิดเบือนตาข่าย

มะเดื่อ 3. AuAgPt nanospheres ผสม ternary, โลหะผสมของแข็ง nanospheres AuAgPt สีดำและทองคำขาวเร่งปฏิกิริยาประสิทธิภาพเมทานอลการทดสอบไฟฟ้า (ก) voltammogram วงจร 0.1 M HClO4 สารละลายทดสอบไนโตรเจนอิ่มตัวได้ ;. (B) ใน 0.1 M HClO4 + 0.2 M เมทานอลที่ได้รับการแก้ปัญหาโค้งเมทานอลการทดสอบการเกิดออกซิเดชัน (ค) ตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันในเมทานอลออกซิเดชั่กิจกรรมทางตรงกันข้าม histogram (ง) การเปรียบเทียบการทดสอบความมั่นคงของมะเดื่อ