【要闻】中国科大在电解水析氢催化剂结构研究上取得重大进展

合肥在线信(范琼记者荚妤)近日与中国科学技术大学宋礼教授和江俊教授合作，巧妙地设计了利用催化效果最好的铂金属扩展到针尖的松球结构催化剂，在保持催化制氢效果的情况下，铂金属的用量比商业铂碳催化剂高出原来的七十五分之一，催化剂价格大幅提高。 相关成果见6月3日的《自然与布尔》； 对“能源”。

李进/图

催化过程通常发生在催化剂表面，参与反应的是单一或邻近的几个原子。 用一直以来流传的方法制造的铂催化剂，只有表层的铂原子能发挥作用，宋礼教授课题组选择了单位质量最大表面的球形，将以前平坦的催化剂全部变成了球，将以前局限在二维平面的反应改造成了三维立体反应。 而且，由于每个铂原子位于球形表面，催化剂形成表面充满针尖的球，每个针尖都是一个原子的铂，都可以参与催化反应。

这个设计还会带来惊人的附加效果。 理论模拟表明，弯曲的球面在顶端的铂原子中形成极强的局域电场，在铂原子的脚上增加加速履带，可以进一步提高催化效率。 江俊教授说。

结果表明，电解溶液中的反应物通过针尖散在一粒表面的松球时，形成氢气的速度大幅增加。 在产氢量相同的情况下，这样设计的催化剂只需要1份铂，但一直以来商业铂碳催化剂需要70~80份铂，大大降低了催化剂的价格。

“自然&bull； 能量》审稿人是一项相当多的关于单原子催化剂的复杂研究，作者通过维度设计调节电荷和局部电场，提高铂原子的催化作用。 我很享受这些爱好的想法。

发现铂金属在电化学制氢反应中具有非常重要的地位，该成果最大限度地减少了铂的用量，但不影响制氢反应的催化效果，有望规模化应用。 另外，深入了解了催化剂的效果和结构之间的联系，为进一步优化催化剂的性能指明了方向。