有序贵金属催化剂层及其制备方法
电催化剂在电化学反应以及基于电化学反应的器件如电化学传感器、燃料电池、电解水等领域被广泛应用。而贵金属电催化剂由于其催化效率高、反应动力学快以及寿命较长等优点在电催化剂领域占有重要地位。目前，在非贵金属电催化剂材料的性能和寿命未能满足电化学器件要求的情况下，贵金属电催化剂仍然是电化学器件用电催化材料的首选。因此，在保证性能和寿命的前提下，降低贵金属催化剂在电化学器件中的用量是目前该领域研发的一个重要方向。
有序化的电催化层可以提高电化学反应的传质效率和催化效率，在保证电催化性能满足要求的条件下可以有效的降低贵金属催化剂的用量。有序催化层的材料研发也受到了关注并取得了一定的效果：美国一家公司最先公开了一种有序化纳米铂催化层的制备方法，其主要以有机染料小分子为起始原料，通过高真空、高温升华处理使染料分子有序排列，继而把贵金属Pt催化剂沉积到所形成的载体上制备有序催化层，实现贵金属载量的大幅度降低，该项专利技术已经在质子交换膜燃料电池中得到了应用。另外，本文介绍的制备方法是采用原位引发自由基聚合技术，在无机金属氧化物纳米颗粒掺杂的聚合物膜表面接枝生长有序聚合物电解质载体，进而通过静电作用将与接枝聚合物电解质电荷符号相反的聚合物稳定的贵金属纳米颗粒沉积到有序聚合物电解质载体上，形成基于聚合物电解质载体的有序贵金属催化剂层。电解质载体可提高催化层中的离子传输效率、可根据应用需求调节贵金属催化剂层的厚度和载量、降低与聚合物离子传导膜的界面电阻。