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最近,由物理与能源研究所王浩教授指导的博士生陈旭由Nano Energy(2018,54,280-287,SCI Impact Factor 13.12)的第一作者出版,题为“核/壳Cu/FePtCu”具有面心四方质地的纳米粒子。覆盖纸用于:一种活性且稳定的低Pt催化剂,用于增强氧气还原。来自德国马克斯普朗克固体研究所的王毅博士,芬兰阿尔托大学的Peter Lund教授王浩教授是合着者,皇冠手机登陆是第一个单位和通信作者。

作为一种新型的电化学能量转换装置,燃料电池具有能量转换效率高,清洁度低,排放低,燃料可再生性高的优点。然而,燃料电池的阴极催化反应(氧还原反应)动力学缓慢,并且需要高容量贵金属铂(Pt)催化剂以保持高成本,这已经成为燃料大规模商业化的挑战。细胞。而中国已将燃料电池低Pt或非Pt催化剂的研发列为国家重大科技计划。低Pt催化剂策略,包括Pt基合金和核 - 壳结构,可以有效地提高催化剂活性,稳定性并降低Pt的使用。其中,具有面心四方(fct)的硬磁FePt合金比面心立方软磁FePt或纯Pt具有更好的催化活性和稳定性。然而,fct-FePt合金及其核 - 壳纳米颗粒的合成常常存在诸如化学反应复杂,高温退火和许多其他困难步骤以及颗粒容易聚集的问题。同时,对Pt基合金催化剂催化机理的研究还不充分。

(a)核 - 壳结构fct-FePtCu纳米颗粒的电子能量损失光谱(EELS)扫描,红色表示铁,绿色表示铜,蓝色表示铂。 (b)原子分辨率EELS扫描核 - 壳结构fct-FePtCu纳米颗粒的表面。

鉴于此,该团队在低温(320℃)下通过一锅多元醇溶液法一步合成了fct-FePtCu核 - 壳纳米粒子。该方法制备方法简单,结构控制容易。通过调节Fe/Cu组分,有效调节了FePtCu纳米粒子中Cu的分布,得到了一种新型的核壳FePtCu纳米粒子(fct-FePtCu)。通过原子空间分辨率球差法校正扫描透射电子显微镜研究了纳米粒子的形貌和结构演变,为揭示催化性能的改善提供了有力的证据。 FePtCu核 - 壳纳米颗粒的质量活性是商业Pt/C的四倍。在1000次测试循环后,半波电位仅衰减3.0%,而商业Pt/C在相同条件下衰减34.2%。原子分辨率元素分析表明,催化性能的提高来自表面Pt原子和具有fct结构的FePtCu壳的富集。据了解,这是关于硬磁性fct-FePtCu核壳纳米粒子氧还原反应催化剂的首次报道,相关应用结果已获得国家发明专利授权。

近年来,学校不断创新高水平研究生国际联合培养模式,积极探索“中外双博士”国际合作培训项目。论文的第一作者陈旭是第一位博士。学生被选为皇冠手机登陆与法国诺曼底卡昂大学的“双博士”联合培养项目。他曾在离子材料和光电子研究中心和诺曼底卡昂大学工作。德国马克斯普朗克固体研究所已经联合培训了一年。成功通过辩护后,它还将获得中国和法国大学的博士学位。

据悉,这是皇冠手机登陆研究组以皇冠手机登陆为第一单位发表的第三篇论文。它有助于学校纳米科学和技术学科在2018年成功进入软科学领域的世界领先学科。

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