一個國際科研團隊研發出表面呈鋸齒狀的超細鉑納米線催化劑，大大增加了燃料電池催化劑的表面活性和比表面積，將其總體催化活性提升了50多倍。
由湖南大學和清華大學訪學教授、加州大學洛杉磯分?；瘜W系教授段鑲鋒及該校材料系教授黃昱領導的包括中國、美國及意大利科學家在內的國際科研團隊，研發出表面呈鋸齒狀的超細鉑納米線催化劑，大大增加了燃料電池催化劑的表面活性和比表面積，將其總體催化活性提升了50多倍。該成果日前在線發表于《科學》。
燃料電池汽車因零排放和高能效而備受關注，卻因燃料電池價格高昂而推廣受阻，其中一個重要原因是它需要昂貴的鉑作催化劑。據段鑲鋒介紹，鉑的催化活性由表面活性和比表面積決定。以往研究多從改善鉑的化學環境等方面提升其表面活性，或通過調整鉑的納米結構等幾何手段提升其比表面積，很難將兩者兼顧。
“材料的催化活性一般與表面原子結構有關，材料做得越小，參與化學反應的表面原子越多，但材料穩定性卻變差，經常會因發生團聚而失去表面活性或比表面積。”段鑲鋒稱，該研究的突破在于“首次同時實現了最高的比表面積和表面活性”。
研究人員告訴《中國科學報》記者，鋸齒狀超細納米線同時具備了作為高效電化學催化劑的幾個特性。首先，其鋸齒狀的表面缺陷結構與特殊化學環境可有效降低反應的活化能，極大地提高表面催化活性。另外，它具備的特殊一維納米線結構可有效降低超細納米結構團聚幾率，從而提供超高的、穩定的比表面積。同時，一維納米結構優異的導電性及其與催化劑載體的“多點接觸”可優化電化學反應電子輸運的過程，提高鉑催化劑的利用效率。
據悉，該成果將大幅降低燃料電池成本，具有廣闊的應用前景。同時，該研究方法對類似納米催化劑研究亦有廣泛借鑒意義。
編輯點評：在節能減排成為社會共識之時，燃料電池汽車看到了市場商機，然而受電池價格限制，其市場表現并不理想，這讓不少人對此缺乏熱情。那么我們真的就無法兼顧經濟效益和生態效益嗎？納米線催化劑的出現告訴大家這個目標可以實現，燃料電池的穩定性有了保障，也意味著它的性價比有了大幅度提升，對于燃料電池車的發展來說，這是一個重要的轉折。
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