高活性燃料電池ORR電催化劑

當(dang)前(qian)，全(quan)球(qiu)能(neng)源(yuan)危(wei)機(ji)的(de)到(dao)來(lai)及(ji)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)問(wen)題(ti)的(de)日(ri)益(yi)嚴(yan)重(zhong)迫(po)使(shi)人(ren)們(men)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)地(di)關(guan)注(zhu)可(ke)持(chi)續(xu)能(neng)源(yuan)的(de)開(kai)發(fa)利(li)用(yong)
，包(bao)括(kuo)可(ke)持(chi)續(xu)能(neng)源(yuan)的(de)儲(chu)存(cun)與(yu)轉(zhuan)化(hua)。燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)與(yu)金(jin)屬(shu)-空氣電池等是屬於可持續能源利用技術的範疇
，其中陰極上氧氣還原反應（ORR）的催化劑決定了電池性能的好壞
，從而決定了能量轉化效率以及電池成本的高低。鉑或鉑的合金是目前廣泛應用的ORR電催化劑。銀作為最便宜的一種貴金屬
，價格隻有鉑的2%，danshiquejuyouyidingdecuihuahuoxingjiwendingxingneng
，danqixingnenghaishiyuanburubocuihuaji。kaolvdaocuihuajidediancuihuahuoxingyunamicailiaodejiegouxixixiangguan，yulingweideyinnamilizixiangbi
，yiweiyinnamixian（Ag NWs）juyougenghaodediancuihuahuoxing
，danxiaoguohaishibujinrenyi。daozhiyinnamixiancuihuahuoxingdidezhuyaoyuanyinkenengyuqidichangjingbiyouguan。yinci，keyanrenyuanxiwangzhibeiyizhongerweideyinnamiwangluojiegoucailiao[Ag nanonet（NN）]，即由高長徑比的銀線通過自編織而形成。這種材料由於具有更好的電導和熱導性能
，因此與零維、一維材料相比具有更好的催化活性與穩定性能。並且，由於它們不容易發生聚集、溶解以及Ostwald熟化
，Ag NN有望成為一種新型的ORR高活性電催化劑。進一步，為了提高催化劑的電催化活性，人們常常選擇一種理想的碳材料作為載體。這種催化劑載體應具備如下特點：良好的電子傳導能力
、較大的比表麵積、合理的孔結構以及優異的抗腐蝕性能。石墨烯的出現給人們帶來了福音
，無疑是目前催化劑載體的最佳選擇。

目前文獻報道的Ag NWs/GNSs納米複合材料製備條件比較苛刻，因此難於規模化生產。另外，很重要的一個方麵是，這些製備的Ag NWs長徑比比較小，因此很難形成Ag NN。為了克服此缺點，中科院過程工程研究所張光晉研究員團隊等報道可以采用多酸（POMs）作為唯一的還原劑一步同時還原金屬離子以及氧化石墨（GO）
，成功大規模地製備了二維Ag NN@POM-GNSs納米複合材料。並且通過進一步研究發現，該材料具有很好的電催化ORRxingneng。suiranqishidianweihaishibishangyebocailiaogengfu
，danshijuyougengdadejixiandianliumidujigenghaodewendingxingneng

，bingqiejuyouhenhaodekangjiachunganraoxingneng。yincikewangshixianduiguijinshuboxicuihuajidetidai
，juyouzhongyaodeyiyi。

a) Ag NN@POM-GNSs納米複合材料製備示意圖，(b) Ag NN@POM-GNSs納米複合材料SEM照片
，

(c) Ag NN@POM-GNSs納米複合材料TEM照片，(d) ORR線性掃描伏安曲線對比，

(e) 穩定性能測試，(f) Ag NN@POM-GNSs修飾電極抗甲醇幹擾性能。

上述相關研究得到了國家自然科學基金（No. 21071146，51002155）及國家高技術研究發展計劃（863）（No. 2012AA062903）的資助
，相關研究結果發表在J. Mater. Chem. A上（2013, 1, 1196111969）。（過程工程研究所）