【特约专栏】基于结构调控的Pt基氧还原催化剂的研究进展

文摘   科学   2024-10-14 11:23   陕西  


基于结构调控的Pt基氧还原催化剂的研究进展


刘优林1,李董艳2,沈岳松1

1.南京工业大学材料科学与工程学院,江苏 南京 211816

2.南京工业大学化学与分子工程学院,江苏 南京 211816

DOI:10.7502/j.issn.1674-3962.202401017

摘要:贵金属Pt基催化剂作为氧还原反应(ORR)中重要的催化剂之一,因储量有限且价格昂贵,限制了其规模化应用。如何提高Pt的利用率是目前开发高性能氧还原催化剂的关键。特别是,对催化剂进行结构调控(形貌、晶相、晶面、电子结构),可以有效提升Pt原子利用率及其本征活性,但由于表面效应和小尺寸效应使Pt纳米粒子具有较高的表面能和化学活性,导致它在化学反应中不稳定,影响催化剂的寿命。因此,开发具有高本征活性、高暴露活性晶面且结构稳定的Pt基催化剂依然是质子交换膜燃料电池领域的一个重大挑战。针对近年来该领域催化剂的研究进展进行综述。重点讨论通过调控Pt基纳米催化剂的形貌、晶相、晶面和电子结构等结构要素,提高Pt基纳米催化剂氧还原性能的设计理念与制备技术。最后简要总结Pt基纳米催化剂面临的挑战和研究重点。


PtMn 纳米枝晶的结构及组成表征(a~c)[39]

Structure and composition characterization of PtMn nanodendrites (a~c)[39]


[引用格式]刘优林,李董艳,沈岳松. 基于结构调控的Pt基氧还原催化剂的研究进展[J]. 中国材料进展, 2024, 43(9):765-772.

LIU Y L, LI D Y, SHEN Y S. Research Progress on Pt-Based Catalysts Based on Structural Regulation for Oxygen Reduction Reaction[J]. Materials China, 2024, 43(9):765-772.



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【特约编辑】


 沈岳松  研究员

沈岳松男, 1981 年生, 南京工业大学材料科学与工程学院研究员、博士生导师, 国家重点研发计划青年科学家。长期从事环境与能源催化新材料和结构催化学研究。获授权发明专利65 件, 在Small, Chemical Engineering Journal, Journal of Materials Chemistry A 等学术期刊发表SCI 论文百余篇, 参编国家标准1 项、团体标准1 项。获江苏省科学技术奖一等奖等省部级科技奖励7 项, 获国际科学组织Vebleo 协会会士(Vebleo Fellow)、IFAM 青年科学家奖等学术荣誉。入选江苏省“333 工程”、“青蓝工程”中青年学术带头人、江苏省“六大人才高峰”高层次人才。担任国家科技专家库专家、安徽省纳米碳基材料与环境健康国际联合研究中心学术委员会主任、《中国材料进展》青年编委等。



【特约撰稿人】


 刘优林  副教授

刘优林男, 1986 年生, 南京工业大学材料科学与工程学院副教授、硕士生导师。主要从事新型多孔复合材料以及电催化、金属-空气电池、燃料电池以及大气污染治理等方面的研究。申请国家发明专利30 件, 获授权10 件,在Chemical Engineering Journal, Applied Surface Science 等期刊发表学术论文30 篇。获中国化工学会技术发明奖一等奖(2022)和天津市自然科学奖三等奖(2018)。主持国家重点研发计划项目子课题1 项、江苏省自然科学基金项目1 项和企业委托项目4 项。



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