铂镍八面体纳米粒子模型图
单金属纳米催化剂的活性与其结构密切相关,由于其比表面积大,活性远远高于普通催化剂,然而单金属催化剂中纳米粒子通常很容易团聚,使得活性下降很快。研究者尝试引入另一种金属,制成双金属纳米催化剂,保留催化活性的同时还能增加催化剂的稳定性。
德国科学家最近开发出了一种铂镍八面体纳米催化剂,用于燃料电池领域的催化。
新催化剂不由以前广泛使用的圆形纳米粒子,而由铂—镍合金的正八面体纳米粒子组成,正八面体表面的铂镍原子拥有独特的排列方式,能显著提高氢气和氧气生成水的化学反应速度。
研究人员还使用德国恩斯特鲁斯卡电子显微学与电子谱学中心(ER-C)的超高清电子显微镜,对新纳米粒子的原子结构进行了观察。ER-C的马克·海根博士解释道:“我们发现,镍和铂原子并非均匀地分布在纳米正八面体表面,这可以增加其反应活性,不过会减少其寿命。可将燃料电池中铂的用量减少90%。”
柏林工业大学的皮特·斯特拉瑟教授表示:“新研究告诉我们,为获得最优的催化效果,催化剂粒子合适的几何形状与其组成及大小一样重要,我们可借用这一发现来改进用来储能的功能性材料尤其是催化剂的性能。”