有序金屬間化合物的結構調控及其電催化性能研究

《有序金屬間化合物的結構調控及其電催化性能研究》是依託華中科技大學，由王得麗擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：有序金屬間化合物的結構調控及其電催化性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王得麗
• 依託單位：華中科技大學

項目摘要

最佳化燃料電池陰極氧還原反應催化劑的性能和耐久性是燃料電池催化劑研究的一個重要課題。目前大多數的研究工作集中在鉑基合金催化劑上，但是其催化活性和穩定性還有待進一步提高以用於實際燃料電池。如何在現有的催化劑體系基礎上進一步的調控催化劑的穩定性和電催化活性或者尋找新型的催化劑材料勢在必行。本項目擬突破傳統的合金催化劑的觀念，以Pt基有序金屬間化合物納米晶為研究對象，建立有序納米晶的化學製備方法和表面調控技術，探討有序結構的形成機理和控制因素。通過不同過渡金屬元素的加入調控Pt的晶格常數、能帶結構等參數以調控Pt對氧的吸附能，從而影響其氧還原反應的電催化活性，進而通過研究Pt基合金有序化產生的表面結構、形貌以及晶格常數、電子結構等物理性質變化對電催化性能的影響規律，揭示表面結構與催化劑性能的內在聯繫，揭示其催化機理本質，以指導燃料電池電催化劑的最佳化設計。

結題摘要

質子交換膜燃料電池因其高效、環保而廣受關注，但相比於陽極氫氣氧化速率，緩慢的陰極氧還原速率嚴重製約了電池的輸出功率和商業化套用。設計高效的氧還原（ORR）催化劑是燃料電池關鍵技術之一。目前商業化使用ORR催化劑為貴金屬Pt催化劑，其儲量少，價格昂貴。本項目主要通過合金化-有序化合成策略來提高Pt的催化活性，減少Pt的用量。通過向Pt催化劑中引入3d過渡金屬Fe、Cu、Ni等形成不同合金度的Pt基金屬間化合物，深入剖析催化劑的結構參數與催化性能之間的關係，實現原子水平上對金屬間化合物納米粒子的結構和組成的調控，探索催化劑的表面組成、性質以及物相因素對其催化劑活性以及穩定性的影響，建立構-效關係，藉助理論計算加深對氧還原電催化的理解，從而為燃料電池電催化劑合成、表征以及設計提供指導和理論依據。