在中科院“百人計劃”和國家自然科學基金項目支持下，中科院蘭州化學物理研究所清潔能源化學與材料實驗室低維材料與化學儲能課題組在直接甲醇燃料電池陽極催化劑的合成與性能研究領域取得新進展。
直接甲醇燃料電池具有低溫快速啟動、結構簡單、燃料易儲存、環境污染小等優點，可用于不間斷通訊設備和便攜式電子產品。然而，高昂的陽極催化劑成本阻礙了其商業應用。通過載體選擇和催化劑結構設計可以提高催化劑的活性與穩定性，并且有效降低成本。
研究人員以石墨烯為載體，采用步驟簡單、環境友好的制備方法，合成了擔載型樹突狀結構的鉑鎳合金催化劑。該催化劑具有極大的電化學活性面積，甲醇催化活性和穩定性遠遠高于商業的PtRu/C催化劑。與雙貴金屬體系(鉑金、鉑鈀、鉑釕)催化劑相比，鉑鎳合金催化劑制備成本低且工藝簡單。相關工作發表在Electrochem. Commun. (2012, 23, 72–75)。
此外，該研究小組還制備了石墨烯擔載的空心結構PtSnCo催化劑，以及利用表面修飾技術在石墨烯上生長鉑催化劑，二者均表現出良好的催化活性。相關工作發表在J. Power Sources (2012, 205, 239– 243)和Electrochim. Acta (2012, 59, 429– 434)。
圖1 石墨烯擔載的樹突狀PtNi(d-PtNi/G) (左)與空心PtSnCo三元催化劑(右)
圖2 商業PtRu/C與d-PtNi/G催化劑催化甲醇的活性(左)和穩定性(右)
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