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國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目:電化學(xué)環(huán)境下金屬催化劑對(duì)碳材料的助氧化作用研究
Category of Research Project:國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目
Number of Research Project:51672204
list of participants :木士春,研究生
beginning and ending dates :2017-2020
碳載金屬催化劑是聚電解膜燃料電池等領(lǐng)域使用最為廣泛的一種催化劑。但在電化學(xué)環(huán)境下,該類型催化劑會(huì)發(fā)生降解,導(dǎo)致催化性能快速衰減。這主要是因?yàn)樵陔姶呋^程中,碳容易被氧化,導(dǎo)致被擔(dān)載的活性金屬顆粒發(fā)生脫落及團(tuán)聚;而且隨著電勢(shì)升高,碳氧化就越明顯。此外,研究表明,在電催化過程中,金屬的存在可能會(huì)促進(jìn)碳氧化,但這還需要強(qiáng)有力的證據(jù)支持。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的碳載金屬催化劑,碳-金屬間以點(diǎn)接觸的方式結(jié)合,參與碳氧化反應(yīng)的金屬活性位點(diǎn)數(shù)量非常有限,導(dǎo)致反應(yīng)前后碳的結(jié)構(gòu)變化不明顯。為此,在前期研究基礎(chǔ)上,申請(qǐng)人擬采取多種策略來增加金屬-碳的接觸位點(diǎn),放大金屬(單質(zhì)金屬/合金)對(duì)碳(無定形碳/石墨碳)的助氧化效應(yīng),繼而通過透射電鏡等測(cè)試手段直接觀測(cè)碳層表面的結(jié)構(gòu)變化,并結(jié)合分子動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算研究金屬電催化劑助碳氧化的作用機(jī)制。本項(xiàng)目研究成果對(duì)優(yōu)化碳載金屬電催化劑設(shè)計(jì)及提高其電化學(xué)穩(wěn)定性具有重要的科學(xué)指導(dǎo)意義。