《超薄超細非貴金屬單晶納米結構化電極》是依託北京化工大學，由孫曉明擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：超薄超細非貴金屬單晶納米結構化電極
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：孫曉明
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電化學催化還原反應（如析氫、氧還原）是很多能量轉換器件的基礎反應，而高導電性、高活性、高穩定性的電極材料則是保證高效催化反應進行的前提。非貴金屬單晶納米結構由於具有穩定的晶體結構、優異的內部電導通性與寬範圍的表面電子態調控空間而有望成為理想電極材料，然而其實際套用卻很大程度上受到合成工藝的限制。申請人將嘗試從“電極材料拓撲化學合成”、“表面電子結構調控”和“界面超浸潤性調控”的角度，根據電催化還原體系特點，發展非貴金屬納米催化材料拓撲化學合成新方法，建立有序微納複合多尺度電極結構定向製備方法，獲得非貴金屬基催化材料表面組成和電子態可控性、晶面擇優取向性、多孔結構有序性、表面超浸潤性的和諧統一；系統研究其電化學性能，在巨觀、介觀、微觀等多尺度上分析電化學反應動力學過程，針對性地發展新的電極材料，實現電催化還原反應活性、選擇性和穩定性的同步提高，為構建新的高性能電化學器件打下材料和理論基礎。
結題摘要
納米催化電極材料的構效關係尚不明確，為設計具有特定功能的催化電極表面微納結構帶來困難。本項目從無機化學合成方法學角度，發展了超薄非貴金屬基納米片（包括氫氧化物，金屬單質、磷化物等）和納米線（如碳化物等）結構的構築和拓撲轉化方法，並以電解水為主要的探針反應，探索精細結構調控對其催化性能的影響，建立催化材料電子結構與其活性之間的構效關係，並有效提高了電極材料本徵催化性能。在催化材料本徵活性提高的基礎上，通過對電極表面超薄超細微納結構的組裝方式的調控，實現了對於氣體參與的不同反應的浸潤性調控：針對耗氣反應的“超親氣”電極和針對析氣反應的“超疏氣”電極，通過改善氣體擴散提高整體表觀性能。兩年申請中國專利11項，發表文章35篇，包括1篇Acc. Chem. Res.，1篇Nat. Commun.，3篇Angew. Chem.，3篇Adv. Energy Mater.，1篇Adv. Funct. Mater.等。
