完成了基本原料的制备后,研究人员希望验证该材料在燃料电池组内部电化学的严苛环境下的稳定性,所以他们在纳米框架的铂原子外包裹了一层“保护层”,提升其耐久性。通过在氩气中进行退火热处理,纳米框架的表面产生了一层由铂组成的“保护层”。
Yang说:“我们猜测是氧原子将纳米镍微粒带到了框架上,氩气的退火作用将铂带到了表面上。”
超高活性催化剂
Pt3Ni框架结构的内外表面均由纳米铂结构组成,它提升了氧化还原反应活性。相比最好的铂-碳催化剂,纳米框架催化剂的质量活力和比活力分别提高了36倍和22倍。新材料目前还没投入实际的燃料电池组进行测试。
Yang说:“相比其他的人工合成中空纳米结构的尝试,我们的做法不需要通电、不需要使用过强的氧化剂,只需在空气中自发进行。铂-镍纳米框架的开放结构满足了先进纳米点催化剂设计中的一些法则,如高面容比、好的三维接近性、更少的贵金属用量等。”
这种新型催化剂大幅减小了铂的用量,下一代的低价格、高性能尾气催化器很有可能从中开发出来。
该催化材料的人工合成过程可以比较容易地实现放大,满足以克为单位的实际应用场合。重要的是,该方法可以继续推广到另外的合金纳米框架的合成中,如铂-钴合金、铂-铜合金、铂-铼-镍合金和铂-铅-镍合金。

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