合肥研究院高分散超細鉑/還原石墨烯復(fù)合材料研究獲進展

　　隨著不可再生能源的急劇消耗以及眾多環(huán)境污染問題的出現(xiàn)，人類對“綠色”能源的需求也更加迫切。作為眾多“綠色”能源的一種，直接甲醇燃料電池（DMFC）可以將甲醇和氧化劑的化學能直接轉(zhuǎn)化成電能。由于其燃料廉價、結(jié)構(gòu)簡單、能量密度和轉(zhuǎn)換率高及近乎零污染等優(yōu)點，這種燃料電池吸引了眾多研究者的關(guān)注。目前，直接甲醇燃料電池使用的電極催化劑大多為鉑基催化劑，而這種催化劑制備成本高，催化活性及穩(wěn)定性差，嚴重阻礙了DMFC的商業(yè)化。因此，合成一種具有高催化活性且較為廉價的鉑基復(fù)合催化劑對DMFC的發(fā)展具有較大意義。

　　近來，基于液相激光熔蝕（Laser ablation in liquids， LAL）技術(shù)，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院固體物理研究所研究人員發(fā)展了一種簡便且“綠色”的合成方法來制備Pt/rGO納米復(fù)合材料。圖（a）顯示的是這種復(fù)合材料的合成過程示意圖。LAL誘導(dǎo)的高活性錳膠體（MnOx）顆粒能均勻地負載在氧化石墨烯（GO）納米片上，形成MnOx/rGO納米復(fù)合材料。這種高活性的MnOx顆粒不但能作為還原劑同時還原PtCl62−和GO，而且還能作為犧牲模板原位固定被還原的超細Pt納米顆粒。最終得到的Pt納米顆粒粒徑大約在1.8納米左右（圖b和c），且均勻地分布在rGO納米片上。

　　與商用的Pt/C催化劑相比，無論是在酸性還是堿性介質(zhì)中，這種Pt/rGO催化劑對甲醇氧化均展現(xiàn)出較高的催化活性（圖d和e）和穩(wěn)定性（圖f和g）。上述研究結(jié)果表明，合成的Pt/rGO催化劑在DMFC方面具有潛在的應(yīng)用前景，且該合成方法為今后貴金屬/石墨烯納米復(fù)合材料的合成提供了一種新的思路。

　　相關(guān)工作已在ACS Appl. Mater. Interfaces 上發(fā)表（ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 22935−22940）。該項研究得到了國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（No. 2014CB931704）、國家自然科學基金的支持。

　　Pt/rGO催化劑：(a)合成過程示意圖；(b和c)TEM圖片及Pt納米顆粒的粒徑分布直方圖；(d和e) 與商用Pt/C催化劑在酸性和堿性介質(zhì)中催化活性的對比結(jié)果；(f和g)與商用Pt/C催化劑在酸性和堿性介質(zhì)中催化穩(wěn)定性的對比結(jié)果。