【摘 要】
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开发高效的氧还原反应电催化剂是实现质子交换膜燃料电池规模化应用的关键技术之一.目前常用的贵金属催化剂成本较高,并且稳定性仍需改善.物理限域是改善催化剂稳定性的有效策略,在不影响贵金属催化剂催化活性的前提下,物理限域层不仅可以抑制催化剂的烧结,还能够减少催化剂在反应过程中的团聚、脱落以及溶解等问题,从而提升催化剂的寿命.本文回顾了近年来用于电催化氧还原反应的限域型贵金属催化剂,主要包括导电聚合物限域、非金属氧化物限域、金属氧化物限域以及碳层限域的贵金属催化剂.根据限域层制备策略不同,重点分析了限域层的孔结构
【机 构】
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香港理工大学应用物理系,香港 999077;能量转换与存储材料化学教育部重点实验室,华中科技大学化学与化工学院,湖北 武汉 430074
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开发高效的氧还原反应电催化剂是实现质子交换膜燃料电池规模化应用的关键技术之一.目前常用的贵金属催化剂成本较高,并且稳定性仍需改善.物理限域是改善催化剂稳定性的有效策略,在不影响贵金属催化剂催化活性的前提下,物理限域层不仅可以抑制催化剂的烧结,还能够减少催化剂在反应过程中的团聚、脱落以及溶解等问题,从而提升催化剂的寿命.本文回顾了近年来用于电催化氧还原反应的限域型贵金属催化剂,主要包括导电聚合物限域、非金属氧化物限域、金属氧化物限域以及碳层限域的贵金属催化剂.根据限域层制备策略不同,重点分析了限域层的孔结构、导电性、致密性、抗腐蚀性与催化剂性能之间的构效关系.着重介绍了实现碳层限域的三种策略,包括“沉积-转化”、“嵌入-转化”以及“一步热解”.分析表明,通过构筑具有丰富孔结构、高导电性及合适厚度的限域层能够在保证活性的同时显著提升催化剂稳定性.最后对全文进行了总结并对当前存在的问题进行了整理,同时对未来限域型催化剂的发展进行了展望.
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