a.透射电镜图片 b.亚硫酸盐在铂镍共还原中的作用 c.该类纳米线优越的析氢活性

 

 

       近日，从西安交通大学获悉,该校前沿科学技术研究院高传博教授课题组（以下简称“课题组”）利用表面硫修饰的铂—非贵金属合金纳米线作为催化剂，在碱性条件下实现了高效的电解水析氢性能。这一成果发表在最新出版的国际化学领域权威期刊《德国应用化学》上，该催化剂是通过简单的水热方法合成的，具有较低的制备成本。

 

       氢燃料电池以氢气作为燃料，以发电过程无污染、能量转换效率高、氢气来源广泛且可再生等优势，是目前发展最好的燃料电池。低成本、高效析氢性能的铂-非贵金属合金纳米线或将是新能源行业一位“贵客”。

 

       超细铂-非贵金属合金纳米线具有尺寸小、比表面积大、导电性好及具有双金属效应等特点，是一类理想的催化剂。截至目前，绝大部分报道的超细铂-非贵金属合金纳米线是在油相体系中制备的，存在合成成本高、非环境友好及强表面封端剂难以有效去除等不足。相比之下，水相合成方法能很好地弥补油相合成方法的这些不足。然而，由于铂盐与非贵金属盐存在较大的氧化还原电位差，难以在水溶液中实现两者的有效共还原。因此，发展形貌、组成和尺寸可控的铂-非贵金属合金纳米材料的水相合成方法依然是研究难点，对于高效铂基催化剂的研发具有重要意义。

     

      课题组将化学镀原理引入到贵金属纳米材料的水相合成体系，通过亚硫酸盐的引入有效弥补了金属盐还原电位之间的巨大差异，从而实现了铂盐与非贵金属盐的共还原，成功制备了一系列超细铂-非贵金属合金纳米线（直径约2.6 nm）。亚硫酸盐的引入还导致了表面硫修饰，在超细纳米线的表面构筑了大量原子级别的Pt/M-S(OH)界面，从而在碱性条件下具有优异的析氢（HER）活性。在1 M KOH电解液中，含3 µg Pt的纳米线在70 mV的过电位下便可得到75.3 mA cm–2的活性，为商业铂碳催化剂的5.1倍，优于先前报道的催化剂。

 

      碱性条件下的析氢反应作为电解水制氢及氯碱工业的主要反应之一，通常需要在较高的过电势下才能进行，因此导致严重的电能损耗，制备高效催化剂以降低这一反应所需的过电势，有望显著降低这些应用的电能损耗。该类材料有望在实际应用中实现优越的性能及更低的电能损耗。