擠壓鉑催化劑縮小0.01納米性能提高90%
發布日期:2016-12-04 瀏覽次數:1545
核心提示:斯坦福大學科研團隊25日接受科技日報記者采訪表示,他們通過將鉑催化劑與一種超薄材料鍵合,擠壓鉑催化劑縮小0.01納米,使其催化
斯坦福大學科研團隊25日接受科技日報記者采訪表示,他們通過將鉑催化劑與一種超薄材料鍵合,擠壓鉑催化劑縮小0.01納米,使其催化性能提高了90%。這種能從原子水平調控金屬催化劑性能的新方法可廣泛運用于清潔能源領域,提高燃料電池的效率。相關論文發表在25日美國《科學》雜志上。
金屬催化劑可加速化學反應并減少能量消耗,其催化性與其內部電子結構直接相關。論文主要作者、前斯坦福大學研究生(現工作于哈佛大學)汪淏田解釋道:“催化劑的電子結構需要與催化反應中的分子匹配,新方法可壓縮或伸拉原子,對電子結構進行調整。”
汪淏田和同事選擇鈷酸鋰材料為研究對象。他們將幾層鈷酸鋰堆積在一起形成電池樣電極,通過充電讓鋰離子離開電極,電極會膨脹0.01納米,當放電讓鋰離子重新回來時,電極又會收縮到原來的尺寸。在隨后的實驗中,他們向鈷酸鋰電極加入數層鉑催化劑,由于金屬鉑能夠與鈷酸鋰邊緣通過化學鍵結合,催化劑因而能在充放電過程中隨著電極同步伸展或收縮0.01納米。
汪淏田表示,0.01納米聽起來很小,卻能大幅提高催化性能。研究發現,壓縮讓鉑催化活性更強,在氧氣還原中的性能提高了90%,有望大幅提升氫燃料電池的效率。
論文另一作者、斯坦福大學材料科學與工程學教授崔屹稱,新技術提供了調控催化性能的有力方法。借助這種方法,原來性能一般的催化劑,催化性能會得到增強,而之前性能本身就很好的催化劑會變得更強。除了鉑,該方法還適用于多種金屬催化劑。
總編輯圈點
有些事情,差一點點,結果就完全不同。生活中如此,在科學研究中體現得更為淋漓盡致:擠壓鉑催化劑縮小0.01納米,竟然可以使其催化性能提高90%!反過來想,還有多少這樣的0.01納米潛藏在實驗室中,等待著科學家去發現,并最終撬動90%的改變?
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