中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：眾所周知，鉑等貴金屬催化劑的使用嚴(yán)重阻礙了燃料電池技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。5月27日，化學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》刊登了麻省理工大學(xué)（MIT）研究生Sean Hunt等人在替代鉑催化劑工作上所取得的成果。
在最簡(jiǎn)單的情況下，鎢具有六個(gè)價(jià)電子，通過(guò)對(duì)其電子進(jìn)行修飾可以使其模擬具有十個(gè)價(jià)電子的鉑，因此只需讓鎢與擁有四個(gè)價(jià)電子的碳進(jìn)行反應(yīng)生成碳化鎢陶瓷材料即可。研究表明，碳化鎢具有與鉑相似的性能，能催化很多重要的熱力學(xué)及電催化反應(yīng)，如生物質(zhì)轉(zhuǎn)換、加氫、氧還原和乙醇氧化等。更重要的是，鎢元素在地表的含量是鉑元素的三倍，因此具有更廣闊的應(yīng)用前景。
然而，碳化鎢和鉑均屬多相催化劑，這就意味著它們往往需要具有納米尺寸以增加反應(yīng)面積并產(chǎn)生量子限域效應(yīng)，從而使催化反應(yīng)速率最大化。目前來(lái)說(shuō)，鉑納米顆粒相對(duì)容易制備，而小于5nm的純凈無(wú)雜質(zhì)碳化鎢顆粒制備方法尚未見(jiàn)報(bào)道。
為了解決這一難題，MIT研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種“可移除陶瓷涂覆法”，即將分散在膠體中的過(guò)渡金屬氧化物納米顆粒涂覆在多孔硅表面。在高溫下，氫氣或者甲醇等還原氣體能沿多孔硅的孔道擴(kuò)散并將附著在表面的過(guò)渡金屬氧化物還原成金屬單質(zhì)，從而得到過(guò)渡金屬碳化物顆粒，硅殼能阻止單質(zhì)間的燒結(jié)并防止碳過(guò)度沉積。在室溫下，將硅殼移除后既可獲得納米金屬碳化物顆粒。
該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)此法首次制得了非燒結(jié)的雙金屬碳化物納米顆粒，經(jīng)測(cè)試具有與目前商業(yè)鉑催化劑相當(dāng)?shù)拇呋阅埽悄壳吧虡I(yè)化碳化鎢粉末催化活性的兩倍，并能有效解決現(xiàn)有產(chǎn)品存在的燒結(jié)和表面碳沉積問(wèn)題。
