项目类别：国家自然科学基金项目
项目编号：51372186
参与人员：木士春，研究生
起止日期：2014-2017
质子交换膜燃料电池（PEMFC）催化剂的稳定性问题是阻碍PEMFC产业化的重要瓶径之一。当前，通过改变活性金属（如Pt）的晶面指数或晶形、金属表面聚合物稳定化或采用更稳定的催化剂担体等方法，催化剂的稳定性得到一定改善，但与PEMFC长期工作5000h的美国能源部国际标准相比还有较大差距。为此，在前期研究基础上，申请人提出了一种通过含氮碳纳米团簇的锚定效应，大幅改善催化剂稳定性的研究思路：即首先对活性金属表面进行含氮聚合物稳定化并担载，然后将聚合物炭化生成含氮碳纳米团簇。形成的碳纳米团簇可将金属纳米粒子牢固地锚定在优选的抗氧化担体表面，增大金属-担体作用力，大幅改善催化剂稳定性；而且，氮碳纳米团簇中的结构氮还可增加催化剂的活性位，有助于提高催化剂的电催化活性。本项目重点研究含氮碳纳米团簇的合成路径、结构调控及锚定效应，并对合成的低或超低Pt催化剂的催化活性、稳定性及CO耐受性进行系统研究。