PEMFC雙活性催化材料研究獲進展

據西北工業大學新聞網報道：4月10日，功能材料領域權威期刊Advanced Functional Materials (IF=11.382)刊發了西北工業大學材料學院陳福義教授課題組關於應用在燃料電池上的新型金屬雙活性催化材料的最新研究成果。論文題目為：“One-pot Synthesis of Dealloyed AuNi Nanodendrite as a Bifunctional Electrocatalyst for Oxygen Reduction and Borohydride Oxidation Reaction”，陳福義教授指導的博士生王佳麗為論文的第一作者。

圖1 一步法製備去合金AuNi雙金屬枝晶的示意圖

圖2 一步法合成的AuNi雙金屬枝晶的結構表征及其對氧還原反應和硼氫化鈉氧化反應的優異催化性能

鉑(Pt)基金屬是目前燃料電池中催化陰極和陽極反應最好的雙功能催化材料。但由於其催化效率仍然很低
，再加上Pt金屬儲量低、成本高等特點嚴重地製約了燃料電池的發展和應用
，因此急需尋求一種可替代Pt金屬的新型電催化材料。

眾所周知
，塊狀Au金屬具有化學催化惰性
，但是納米尺度的Au及Au基ji合he金jin卻que在zai堿jian性xing介jie質zhi中zhong表biao現xian出chu非fei常chang有you前qian途tu的de催cui化hua性xing質zhi。基ji於yu此ci，本ben項xiang研yan究jiu工gong作zuo首shou次ci開kai創chuang了le一yi種zhong靈ling活huo可ke控kong的de一yi步bu電dian化hua學xue方fang法fa
，成cheng功gong合he成cheng了le去qu合he金jin化hua的deAuNi多層次納米枝晶，與“先合金化後去合金”的傳統路線相比，大大縮減了操作程序，消除了在傳統方法中由於更換電解質溶液而對催化性能引起的消極影響。相比於商業化的Pt/C，一步法去合金化AuNi納米枝晶表現出更加突出的氧還原和硼氫化鈉氧化雙功能催化性能。

更重要的是，該一步法製備的去合金化AuNi納米枝晶比采用傳統多步法去合金製備的AuNi的(de)催(cui)化(hua)性(xing)能(neng)更(geng)加(jia)優(you)異(yi)，展(zhan)現(xian)出(chu)其(qi)在(zai)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)領(ling)域(yu)極(ji)大(da)的(de)應(ying)用(yong)價(jia)值(zhi)。另(ling)外(wai)，該(gai)研(yan)究(jiu)工(gong)作(zuo)通(tong)過(guo)係(xi)統(tong)的(de)實(shi)驗(yan)進(jin)一(yi)步(bu)驗(yan)證(zheng)了(le)該(gai)一(yi)步(bu)法(fa)的(de)合(he)理(li)性(xing)和(he)通(tong)用(yong)性(xing)，從(cong)而(er)為(wei)發(fa)展(zhan)下(xia)一(yi)代(dai)新(xin)型(xing)電(dian)催(cui)化(hua)材(cai)料(liao)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)全(quan)新(xin)的(de)思(si)路(lu)。

該工作得到了國家自然科學基金、凝固技術國家重點實驗室自選課題等的資助。在該項目資助下
，2017年以來研製出一係列新型金屬催化材料（1.吳小強等，Small， 2017
，1603387：Activity Trends of Binary Silver Alloy Nanocatalysts for Oxygen Reduction Reaction in Alkaline Media
；2.張楠等，Journal of Materials Chemistry A, 2017,5, 7043：Activity origin of core–shell and alloy AgCu bimetallic nanoparticles for oxygen reduction reaction


；3.吳小強等，Small, 2017, 1603876：Engineering Bimetallic Ag-Cu Nanoalloys for Highly Efficient Oxygen Reduction Catalysts: A Guideline for Designing Ag-based Electrocatalysts with activity comparable to Pt/C-20%）。