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石墨烯提高制氢效率
来源氢分子产业网发表时间2017-10-30 15:13:33阅读3090
 电解水过程包含析氢和析氧两个半反应其中由于析氧反应过程在动力学上的困难性成为了电解水制氢的瓶颈目前商用的析氧催化剂主要为IrO2和RuO2等贵金属其高昂的价格和稀有的储量制约了这一过程的发展寻找价格低廉和储量丰富的非贵金属催化剂成为近年来研?#24247;?#28909;点

    中科院大连化物所催化基础国家重点实验?#19994;?#24503;会副研究员和包信和院士带领的研究团队在长期深入研究碳纳米材料催化的基础上利用SBA-15的孔道对金属纳米颗粒尺寸的限域作用通过化学气相沉积法成功实现了均一的单层石墨烯壳层封装3d过渡金属及其合金纳米粒子所制得的单层石墨烯封装铁镍合金催化剂的活性和稳定性均优于商品的IrO2催化剂
    理论计算和实验研究表明单层的石墨烯壳层极大地促进了电子从金属向石墨烯的转移从而有效地调变了石墨烯的电子结构激发了石墨烯碳层的化学和催化活性同时由于石墨烯壳层对金属纳米粒子的保护有效避免了强碱等?#37327;?#29615;境对金属的腐?#30784;?#20652;化这一过程的电子穿透的概念由该研究团队于2013年首次提出相关原理已得?#28966;?#38469;同行的广泛认可国际上多个研究组已开始跟进研究被形象描述成为催化剂穿铠甲(chainmail for catalyst)
    近年来该研究团队在该领域不断取得新进展先后从实验和理论上发现和验证了石墨烯铠甲厚度对非贵金属的电子穿透能力对酸性质子交换膜?#21058;?#30005;池中阴极氧还原活性?#32422;?#37240;性电解水析氢反应活性的影响提出了?#32654;?#20652;化剂在酸性条件下催化电解水析氢的反应机理与他人合作发现?#32654;?#20652;化剂用作染料敏化太阳能电池的对电极材料表现出了比贵金属Pt更为优异的I3- 还原活性利用Soft X-ray?#19978;?#25216;术直接观察到活性金属对碳层表面电子结构的调变并结合理论计算阐明了金属-碳相互作用的本质逐渐形成了一个较为完整的概念
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