基於鋅單原子的PEMFC高效ORR電催化劑研究獲進展

據中科院上海矽酸鹽研究所新聞報道：在zai能neng源yuan催cui化hua研yan究jiu如ru火huo如ru荼tu的de今jin天tian
，燃ran料liao電dian池chi作zuo為wei新xin型xing的de綠lv色se能neng源yuan裝zhuang置zhi得de到dao了le廣guang泛fan的de關guan注zhu，但dan由you於yu其qi陰yin極ji催cui化hua劑ji反fan應ying動dong力li學xue過guo程cheng較jiao為wei緩huan慢man，且qie中zhong間jian產chan物wuH₂O₂阻礙了陰極催化劑的催化效率。就目前而言
，最主要的陰極催化劑還是商業碳載鉑，但是由於其Pt基催化劑價格昂貴，穩定性差，且易發生CO中毒
，所以急需開發價格低廉的非鉑基燃料電池陰極催化劑。

近(jin)日(ri)
，中(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)院(yuan)長(chang)春(chun)應(ying)用(yong)化(hua)學(xue)研(yan)究(jiu)所(suo)徐(xu)維(wei)林(lin)課(ke)題(ti)組(zu)和(he)中(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)院(yuan)上(shang)海(hai)應(ying)用(yong)物(wu)理(li)研(yan)究(jiu)所(suo)薑(jiang)政(zheng)課(ke)題(ti)組(zu)以(yi)及(ji)中(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)院(yuan)物(wu)理(li)所(suo)穀(gu)林(lin)課(ke)題(ti)組(zu)合(he)作(zuo)，基(ji)於(yu)廉(lian)價(jia)的(de)炭(tan)黑(hei)和(he)鋅(xin)前(qian)驅(qu)體(ti)
，製(zhi)備(bei)了(le)廉(lian)價(jia)的(de)鋅(xin)基(ji)氧(yang)還(hai)原(yuan)電(dian)催(cui)化(hua)劑(ji)，該(gai)催(cui)化(hua)劑(ji)展(zhan)現(xian)出(chu)可(ke)以(yi)與(yu)商(shang)業(ye)碳(tan)載(zai)鉑(bo)相(xiang)媲(pi)美(mei)的(de)氧(yang)還(hai)原(yuan)性(xing)能(neng)，並(bing)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。高(gao)精(jing)度(du)的(de)掃(sao)描(miao)透(tou)射(she)電(dian)鏡(jing)HRTEM和高角環形暗場掃描隧道顯微鏡HAADF-STEM證實該鋅基催化劑中的鋅是以單原子形式存在，而擴展的X-射線吸收近邊譜EXAFS表征手段證實單原子鋅的存在方式為Zn-N₄
，理論計算進一步證實該高效的催化活性來源於Zn-N₄活性結構，其活性高於其他氮摻雜結構的活性。通過研究該類單原子鋅基催化劑的反應機理，發現O原子中間體的吸附是該反應中的決速步驟。

該項研究成果發表在了近期Advanced Functional Materialszazhishang。zheshishoucibaodaogaoxingnengdanyuanzixinjiyanghaiyuandiancuihuaji，weimuqianxunzhaolianjiagaoxiaoderanliaodianchiyinjidiancuihuajitigongyitiaoxindetujinghesilu。wenzhangDOI: 10.1002/adfm.201700802