國家自然科學基金項目：電化學環境下金屬催化劑對碳材料的助氧化作用研究
項目類別：國家自然科學基金項目
項目編號：51672204
參與人員：木士春，研究生
起止日期：2017-2020
碳載金屬催化劑是聚電解膜燃料電池等領域使用最為廣泛的一種催化劑。但在電化學環境下，該類型催化劑會發生降解，導致催化性能快速衰減。這主要是因為在電催化過程中，碳容易被氧化，導致被擔載的活性金屬顆粒發生脫落及團聚；而且隨著電勢升高，碳氧化就越明顯。此外，研究表明，在電催化過程中，金屬的存在可能會促進碳氧化，但這還需要強有力的證據支持。這是因為傳統的碳載金屬催化劑，碳-金屬間以點接觸的方式結合，參與碳氧化反應的金屬活性位點數量非常有限，導致反應前后碳的結構變化不明顯。為此，在前期研究基礎上，申請人擬采取多種策略來增加金屬-碳的接觸位點，放大金屬（單質金屬/合金）對碳（無定形碳/石墨碳）的助氧化效應，繼而通過透射電鏡等測試手段直接觀測碳層表面的結構變化，并結合分子動力學模型計算研究金屬電催化劑助碳氧化的作用機制。本項目研究成果對優化碳載金屬電催化劑設計及提高其電化學穩定性具有重要的科學指導意義。