《高效一維納米電催化劑的設計、製備及性能調控》是依託中國科學技術大學，由俞書宏擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：高效一維納米電催化劑的設計、製備及性能調控
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：俞書宏
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目擬以新型的高效一維納米電催化劑的設計和功能為導向，通過調控電催化劑的形貌、尺寸和組分，獲得低成本、高鉑利用率、高結構穩定性和催化穩定性的優質電催化劑，推動和促進燃料電池商業化。面向套用需求，探索一維納米電催化劑規模化可控制備方法，設計合成具有不同精細結構的一維納米電催化劑，重點研究一維電催化劑的組分和結構與催化性能的相互關係和催化機理，進一步指導具備高催化活性電催化劑的設計和製備，實現結構設計和性能調控的統一；探索宏量製備一維納米結構單元巨觀組裝體（如二維薄膜和三維網路結構材料）的有效組裝技術和手段，系統研究此類巨觀尺度組裝材料的電催化性能；同時探索製備以非鉑一維納米電催化劑作為活性載體負載型功能納米材料（即新型一維複合電催化劑）的新途徑，充分發揮零維結構高表面積活性和一維結構高穩定性的優異性能，為製備具有商業套用前景的高活性和穩定性的新型電催化劑提供新思路。
結題摘要
本項目按項目任務書中內容計畫實施，系統開展了新型高效一維納米電催化劑的可控宏量合成、有序組裝體及催化性能的研究。發展了兩類高質量電催化材料的普適性合成方法，建立了一維電催化材料的宏量製備方法，實現了一系列一維過渡金屬硫族化合物、合金納米線、輕質一維碳基納米結構材料等二十餘種高活性電催化材料的可控合成，創製了新型等級結構一維異質結構硫化物，系統研究了電催化材料的結構、組成與表界面物性，闡明了納米材料的電子效應、應力效應、協同效應與電催化性能的相互構效關係。重要成果如下：建立了合成一維金屬-硒-碲多元合金納米線的普適性方法，宏量製備了一維高質量銅納米線模板材料，以超細納米線為犧牲模板，運用化學轉化法，實現了一系列一維低鉑合金納米結構催化材料的近表面結構調控、三維表面構建和界面構築；發展了化學嫁接、雜原子摻雜、晶相調控和缺陷工程等策略，創製了一系列基於硒化鈷納米帶的高效析氫和產氧電極複合材料；發展了過渡金屬鹽協助熱解有機小分子策略，普適合成了系列碳納米結構材料，實現了碳納米材料的功能摻雜和三維網路結構組裝；建立了合成一維三元多節點鞘硫化物異質納米棒和同質異相異質結構材料的新方法，精準合成了新型高效二氧化碳還原制多碳醇的銅基核-殼結構催化材料；揭示了納米材料的結構、組成、物性與電催化性能之間的構效關係，為未來設計合成高效電催化材料提供了新思路。多項研究工作被Phys.Org、EurekAlert、Chemeurope.com、Scientific American等國際知名學術媒體亮點報導。項目執行期間，已在Science, Nat. Nanotech., Nat. Catal., Sci. Adv., Nat. Commun., Chem. Rev., Chem. Soc. Rev., Acc. Chem. Res., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等國際重要學術期刊上發表論文159篇（IF＞10占70.4%）。授權國家發明專利37項。獲國家自然科學二等獎。項目負責人2019年當選中國科學院院士。項目執行期間，2人獲批國家基金委優秀青年基金，1人入選教育部“長江學者獎勵計畫”青年學者，5人入選中組部青年千人，1人獲得香港求是基金會青年科學家獎。
