中国石油大学在燃料电池电极催化剂方面研究获进展

        近日，石大重质油国家重点实验室、化学工程学院张鑫教授课题组在燃料电池电极催化剂的基础研究上取得重要进展，该成果于2014年11月10日发表于化学化工期刊Angew.Chemie（《德国应用化学》），题目为“Synthesis  of  Pt–Ni  Alloy  Nanocrystals  with  High-Index  Facets  and  Enhanced  Electrocatalytic  Properties”，论文共有11名作者，其中前9位作者是石大师生，第一作者是中国石油大学化学工程学院硕士研究生徐习岭。

        Angew.Chemie是化学领域的重要期刊，全称是Angewandte  Chemie  International  Edition，分德语版和英语版，2013年的影响因子为11.339。Angew.Chemie上收录的文章以简讯类为主，主要分布在有机化学、生命有机化学、材料学、高分子化学等领域，无机化学、物理化学涉及相对较少。收录的论文要求有原创性、结果的重要性、内容的通俗性以及科学的正确性。

        燃料电池由于可以直接将化学能转化为电能，具有高效、环境友好的特点，被视为21世纪的清洁能源技术。金属铂（Pt）是高效的燃料电池电极催化剂，然而其昂贵的成本、易中毒以及亟待提高的催化活性极大地限制了商业应用。在国家自然科学基金委的资助下，张鑫课题组采用甘氨酸和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）分别作为形貌调变剂和还原剂（和保护极），在温和水热条件下“一锅法”实现了铂镍（Pt-Ni）纳米晶核形成速度和晶体生长速度的精细控制，观察并证实了在低浓度甘氨酸条件下，通过自组装的机理合成了具有高指数晶面的铂镍凹面立方体，而在高甘氨酸浓度条件下，通过晶体生长控制合成了铂镍六八面体，这些具有高指数晶面的铂镍纳米晶作为阳极电化学催化剂，显示出了比商业Pt黑和Pt/C更高的面积比活性。研究过程中，课题组通过与厦门大学孙世刚教授课题组合作，确定了铂镍纳米晶暴露的晶面，并进一步证实了这些具有高指数晶面的铂镍纳米晶作为阴极电化学催化剂，显示出了对氧还原反应（ORR）优异的电催化性能。