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挤压铂催化剂缩小0.01纳米性能提高90%

发布时间:2019-09-12 18:57:37

斯坦福大学科研团队25日接受科技日报记者采访表示,他们通过将铂催化剂与一种超薄材料键合,挤压铂催化剂缩小0.01纳米,使其催化性能提高了90%。这种能从原子水平调控金属催化剂性能的新方法可广泛运用于清洁能源领域,提高燃料电池的效率。相关论文发表在25日美国《科学》杂志上。

金属催化剂可加速化学反应并减少能量消耗,其催化性与其内部电子结构直接相关。论文主要作者、前斯坦福大学研究生(现工作于哈佛大学)汪淏田解释道:“催化剂的电子结构需要与催化反应中的分子匹配,新方法可压缩或伸拉原子,对电子结构进行调整。”

汪淏田和同事选择钴酸锂材料为研究对象。他们将几层钴酸锂堆积在一起形成电池样电极,通过充电让锂离子离开电极,电极会膨胀0.01纳米,当放电让锂离子重新回来时,电极又会收缩到原来的尺寸。在随后的实验中,他们向钴酸锂电极加入数层铂催化剂,由于金属铂能够与钴酸锂边缘通过化学键结合,催化剂因而能在充放电过程中随着电极同步伸展或收缩0.01纳米。

汪淏田表示,0.01纳米听起来很小,却能大幅提高催化性能。研究发现,压缩让铂催化活性更强,在氧气还原中的性能提高了90%,有望大幅提升氢燃料电池的效率。

论文另一作者、斯坦福大学材料科学与工程学教授崔屹称,新技术提供了调控催化性能的有力方法。借助这种方法,原来性能一般的催化剂,催化性能会得到增强,而之前性能本身就很好的催化剂会变得更强。除了铂,该方法还适用于多种金属催化剂。

总编辑圈点

有些事情,差一点点,结果就完全不同。生活中如此,在科学研究中体现得更为淋漓尽致:挤压铂催化剂缩小0.01纳米,竟然可以使其催化性能提高90%!反过来想,还有多少这样的0.01纳米潜藏在实验室中,等待着科学家去发现,并最终撬动90%的改变?

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