中科院固体所在高分散超细铂/还原石墨烯复合材料研究方面取得进展

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随着不可再生能源的急剧消耗以及众多环境污染问题的出现，人类对“绿色”能源的需求也更加迫切。作为众多“绿色”能源的一种，直接甲醇燃料电池（DMFC）可以将甲醇和氧化剂的化学能直接转化成电能。由于其燃料廉价、结构简单、能量密度和转换率高及近乎零污染等优点，这种燃料电池吸引了众多研究者的关注。目前，直接甲醇燃料电池使用的电极催化剂大多为铂基催化剂，而这种催化剂制备成本高，催化活性及稳定性差，严重阻碍了DMFC的商业化。因此，合成一种具有高催化活性且较为廉价的铂基复合催化剂对DMFC的发展具有较大意义。

近来，基于液相激光熔蚀（Laser ablation in liquids， LAL）技术，中科院固体所研究人员发展了一种简便且“绿色”的合成方法来制备Pt/rGO纳米复合材料。图1（a）显示的是这种复合材料的合成过程示意图。LAL诱导的高活性锰胶体（MnO_x）颗粒能均匀的负载在氧化石墨烯（GO）纳米片上，形成MnO_x/rGO纳米复合材料。这种高活性的MnO_x颗粒不但能作为还原剂同时还原PtCl₆^2-和GO，而且还能作为牺牲模板原位固定被还原的超细Pt纳米颗粒。最终得到的Pt纳米颗粒粒径大约在1.8纳米左右（图1b和c），且均匀地分布在rGO纳米片上。

与商用的Pt/C催化剂相比，无论是在酸性还是碱性介质中，这种Pt/rGO催化剂对甲醇氧化均展现出较高的催化活性（图1d和e）和稳定性（图1f和g）。上述研究结果表明，合成的Pt/rGO催化剂在DMFC方面具有潜在的应用前景，且该合成方法为今后贵金属/石墨烯纳米复合材料的合成提供了一种新的思路。

相关工作已在《ACS Appl.Mater.Interfaces》上发表（ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 22935-22940）。该项研究得到了国家重点基础研究发展计划（No. 2014CB931704），国家自然科学基金的支持。

全文链接：

图1. Pt/rGO催化剂：(a)合成过程示意图；(b和c)TEM图片及Pt纳米颗粒的粒径分布直方图；(d和e) 与商用Pt/C催化剂在酸性和碱性介质中催化活性的对比结果；(f和g)与商用Pt/C催化剂在酸性和碱性介质中催化稳定性的对比结果。

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