“乒乓结构”催化剂大大降低了电解水制氢成本

“乒乓结构”催化剂大大降低了电解水制氢成本

近日，从中国科学技术大学获悉，宋力教授与姜军教授合作进行电解水制氢研究，利用最好的催化铂金属，巧妙地设计了尖端周围的“乒乓结构”催化剂。与商用铂碳催化剂相比，铂金属的用量仅为原来的七分之一，大大降低了催化剂的成本。相关研究结果发表在《自然与能源》杂志网络版。

常规催化剂的催化过程一般发生在催化剂表面，参与反应的几个原子是单一的或相邻的。传统铂催化剂表面的铂原子非常忙碌，内部的铂原子只能无所事事。如何让催化剂中的铂原子不吃掉大罐子，而每个都在移动?

研究团队选择了单位质量表面最大的球形，将原本扁平的催化剂制成单一的“球”，将原本局限于二维平面的反应转化为三维反应。同时，每个铂原子都位于一个球面上，确保它们都是“生产线”。这样，催化剂就形成了一个尖端满是针的“球”。每个尖端都是单原子铂。没有“人”可以“躲”在它后面。蒋军教授说:“这种设计也带来了意想不到的额外效果。理论模拟表明，弯曲的球面会在铂原子尖端形成一个非常强的局域电场，相当于在铂原子脚上增加了一个加速爬行器。，可进一步提高催化效率。”

最终测试结果表明，当电解溶液中的反应物通过针表面的“乒乓”时，氢的生成速率大大增加。