國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目：電化學(xué)環(huán)境下金屬催化劑對碳材料的助氧化作用研究
項(xiàng)目類別：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目
項(xiàng)目編號：51672204
參與人員：木士春，研究生
起止日期：2017-2020
碳載金屬催化劑是聚電解膜燃料電池等領(lǐng)域使用最為廣泛的一種催化劑。但在電化學(xué)環(huán)境下，該類型催化劑會發(fā)生降解，導(dǎo)致催化性能快速衰減。這主要是因?yàn)樵陔姶呋^程中，碳容易被氧化，導(dǎo)致被擔(dān)載的活性金屬顆粒發(fā)生脫落及團(tuán)聚；而且隨著電勢升高，碳氧化就越明顯。此外，研究表明，在電催化過程中，金屬的存在可能會促進(jìn)碳氧化，但這還需要強(qiáng)有力的證據(jù)支持。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的碳載金屬催化劑，碳-金屬間以點(diǎn)接觸的方式結(jié)合，參與碳氧化反應(yīng)的金屬活性位點(diǎn)數(shù)量非常有限，導(dǎo)致反應(yīng)前后碳的結(jié)構(gòu)變化不明顯。為此，在前期研究基礎(chǔ)上，申請人擬采取多種策略來增加金屬-碳的接觸位點(diǎn)，放大金屬（單質(zhì)金屬/合金）對碳（無定形碳/石墨碳）的助氧化效應(yīng)，繼而通過透射電鏡等測試手段直接觀測碳層表面的結(jié)構(gòu)變化，并結(jié)合分子動力學(xué)模型計(jì)算研究金屬電催化劑助碳氧化的作用機(jī)制。本項(xiàng)目研究成果對優(yōu)化碳載金屬電催化劑設(shè)計(jì)及提高其電化學(xué)穩(wěn)定性具有重要的科學(xué)指導(dǎo)意義。