1. 首頁 > 生活百科 >

新型材料將超越傳統的氧還原反應催化劑

由中國科學院寧波材料技術與工程研究所（NIMTE）的楊明輝教授領導的研究小組發現 ， 氮化鋯（ZrN）催化劑可以替代昂貴的鉑（Pt）催化劑 。減少氧氣 。該研究發表在《自然材料》上 。

新型材料將超越傳統的氧還原反應催化劑

文章插圖
大多數電化學能源設備 ， 例如燃料電池和金屬空氣電池 ， 都需要催化劑以可接受的速率提高功率 。氧還原反應（ORR）是電化學能源設備中涉及的最基本的反應之一 ， 它極大地影響了設備的電力輸送 。
Pt是目前使用最廣泛的商品化ORR催化劑 。但是 ， 它是一種稀有金屬（地殼中為37 ppb） ， 成本很高（2018年平均價格為28.3 g-1美元） ， 這限制了電化學能源設備的大規模應用 。
為了解決這個問題 ， 研究小組在中等溫度下使用尿素-玻璃路線制備了ZrN納米顆粒（NPs） ， 它可以替代甚至超過昂貴的Pt作為堿性條件下氧氣還原的催化劑 。
合成后的ZrN NPs具有很高的氧還原性能 ， 并且具有與傳統的碳載鉑（Pt / C）商業催化劑相同的活性 。此外 ， 在0.1 M KOH溶液中 ， 兩種材料均顯示出相同的半波電勢（E1 / 2 = 0.80 V）；
并且ZrN的穩定性（ΔE1/ 2 = -3 mV）比Pt / C催化劑（ΔE1/ 2 =- 39 mV）在1,000個ORR周期后 。此外 ， 在鋅-空氣電池中 ， ZrN具有比Pt / C更高的功率密度和可循環性 。
【新型材料將超越傳統的氧還原反應催化劑】ZrN似乎是一種出色的助催化劑 ， 因為它結合了低成本 ， 高活性和優異的穩定性等優異特性 ， 有利于促進電化學能量轉化的大規模應用 。
此外 ， 這項工作可以為進一步研究具有成本效益和效率的氮化物催化劑 ， 并為清潔能源的廣泛使用鋪平道路 。

    推薦閱讀