中安在線(xiàn)、中安新聞客戶(hù)端訊 2月18日，記者從安徽大學(xué)了解到，該校物科院在單原子催化劑的球差矯正電鏡表征研究中取得了新成果，該成果進(jìn)一步在微生物燃料電池器件應(yīng)用中，也表現(xiàn)出了遠(yuǎn)超前期文獻(xiàn)報(bào)道的功率密度和長(zhǎng)達(dá)820小時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行。

原子級(jí)分散金屬催化劑的有效合成及應(yīng)用，是近年來(lái)催化和材料研究領(lǐng)域非常重要的研究方向。由于活性組分的高度分散、金屬利用效率的大幅度提升以及活性中心與相鄰配位原子相互作用，單原子催化劑或原子級(jí)分散金屬催化劑在諸如CO氧化反應(yīng)、有機(jī)加氫反應(yīng)和氧還原反應(yīng)等過(guò)程中表現(xiàn)出優(yōu)異的活性、穩(wěn)定性和選擇性。基于球差矯正電鏡的高角環(huán)形暗場(chǎng)(HAADF)成像以及基于同步輻射的擴(kuò)展x射線(xiàn)吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(EXAFS)譜是表征單原子催化的必備手段。

葛炳輝教授與清華大學(xué)伍輝研究組，北京航空航天大學(xué)劉利民教授、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院張瀟源副教授合作，開(kāi)展了低溫下(零下六十?dāng)z氏度)液相合成原子級(jí)分散金屬鈷催化劑制備研究工作，提出了一種基礎(chǔ)且通用的低溫溶液合成穩(wěn)定的原子級(jí)分散金屬催化劑的策略，不同制備溫度下樣品的HAADF。催化劑在中性(0.05 M PBS磷酸緩沖液)和堿性(0.1 M KOH)的電解液環(huán)境中，都表現(xiàn)出顯著提高的氧還原催化活性和穩(wěn)定性。進(jìn)一步在微生物燃料電池器件應(yīng)用中，也表現(xiàn)出了遠(yuǎn)超前期文獻(xiàn)報(bào)道的功率密度(2550 ± 60 mW m-2)和長(zhǎng)達(dá)820小時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行。

同樣的，為了獲得單原子分散的催化劑，葛炳輝教授還與復(fù)旦大學(xué)孫正宗研究組合作，研究利用電鍍方法在二維材料MoS2表面沉積單原子,表面摻雜量最高可達(dá)at.14%。摻入晶格中的Pt等貴金屬體現(xiàn)出優(yōu)異的CO毒化免疫特征，并且在二氧化碳電化學(xué)還原催化中體現(xiàn)出較好的CO轉(zhuǎn)化效率。據(jù)悉，相關(guān)研究成果發(fā)表在Nature Communications和Chemistry of Materials上。（記者 程良才 聶靜潔）