[01753766]应用于燃料电池催化剂的纳米合金粒子研制

燃料电池催化剂是燃料电池的关键材料之一，其性能直接决定燃料电池性能的高低。纳米合金催化剂，特别是铂钌系(Pt-Ru)催化剂已被证明为最好的燃料电池催化剂。在应用中对其粒径及合金各金属组分配比要求较为严格，传统的制备方法如浸渍法，制备过程对其粒径及合金组成配比较难控制。几年来，我们在几项省部级计划的支持下，开展了燃料电池催化剂的制备研究及其在燃料电池催化电极和生物燃料电池阴极催化剂的应用。已取得了较好的阶段性成果，在世界上首次提出利用微乳法制备纳米合金粒子。该成果已在本领域国际权威学术刊物Chem.Mater.，J.of Materials Chemistry.，Electrochemistry Communications，Applied Catalysis A：General.Scripta Materialia等期刊上发表SCI收录论文11篇。该项目所提出的理论和技术创新为燃料电池催化剂的制备提出了一个简便、快速、低成本的制备方法，并得到国际同行的广泛认可，已被美国、加拿大、德国、法国、意大利、瑞典、西班牙、南韩、新加坡、中国等国学者在国际高影响因子（IF）的SCI收录刊物引用121次。该项目具有创新性，具有较高的科学意义和学术价值。我们首先提出利用微乳法制备铂—钌（Pt-Ru）和铂—钴（Pt-Co）纳米合金粒子，并获得良好的结果。其原理是利用有机溶剂、金属盐溶液及表面活性剂制备微乳系统，作为纳米反应器。含有待制备的金属溶液在微反应器中被强还原剂还原，成核及长成纳米合金粒子。由于受微反应器中的纳米体积限制，纳米合金粒子粒径受控，且采用全还原及控制各金属组分的还原速率措施，合金粒子中两金属组成的比例也受控。应用于燃料电池电催化剂的电催化性能，例如单位电极面积和单位催化剂用量的电催化性能等，都达到国际先进水平。同时，项目组将其研究成果应用于实际应用中，将其制备的纳米合金催化剂应用于小型氢—空燃料电池，通过承担省部结合产学研项目，进行示范应用推广，表明该项目具有较高的实际应用价值。