多活性位点Pt-M/C-N纳米催化材料的晶面调控、表面掺杂及协同催化机理研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
21666023
项目类别：
地区科学基金项目
资助金额：
40.0万
负责人：
王勤
依托单位：
内蒙古大学
学科分类：
B0809.光化学与电化学工程
结题年份：
2020
批准年份：
2016
项目状态：
已结题
起止时间：
2017-01-01 至2020-12-31

项目参与者：
刘宝仓；王艳琴；徐广然；何玉珩；赵琦；闫震；白雪；陈燕茹；
关键词：
多活性位点表面掺杂贵金属高指数晶面电化学催化

项目摘要

The project intends to design a new type of carbon and nitrogen co-doped Pt-M/C-N (M = Fe, Co, Ni, Cu) nano-catalytic materials with multi-active sites and high-index facets, which manifest superior electro-catalytic activity and stability towards methanol oxidation and oxygen reduction reactions. By regulating their facets, surface compositions and morphologies, a series of nanocatalysts, which exposed high-index facets and multi-active sites will be synthesized. The project will systemically study the controllable preparation, structure, morphology, surface doping and facet-dependent catalytic performance and applications. The catalytic performance and synergetic catalytic mechanism and the relationship among the facets, morphology and surface doping will also be investigated. The effects of non-metallic atoms surface doping, facets and morphology on methanol electro-oxidation and oxygen reduction reaction will be studied. This novel carbon and nitrogen co-doped catalytic materials will provide an ideal model for investigating synergetic catalytic mechanism and new ideas for the design and synthesis of other surface doped nanocatalytic materials, and is expected to make a breakthrough in fuel cell catalytic efficiency.

本项目拟设计合成一类新型表面碳氮原位共掺型Pt-M/C-N（M=Fe，Co，Ni，Cu）纳米合金催化材料，通过对其结构、晶面、形貌及表面非金属原位掺杂的调控，构筑表面暴露高指数晶面、含较多活性位点且多组分协同催化的贵金属基纳米合金催化材料，使该材料兼具良好的电催化活性和稳定性。研究将重点开发调控该新型纳米催化材料的结构、形貌、表面掺杂及晶面调控的制备与构筑方法，揭示“晶面-形貌-表面掺杂-催化性能”之间的关系原理，阐明其各活性组分之间的协同催化作用机理。项目将重点解决表面碳氮原位掺杂、杂原子位置及含量变化等对甲醇电氧化和氧还原反应动力学影响的机理问题。研究所开发的新型表面原位碳氮共掺型Pt-M/C-N纳米催化材料将为研究催化材料各活性组分之间的关系原理提供理想的模型，并有望拓展该类杂原子表面掺杂型纳米合金催化材料在能源催化领域的新型应用，为新型高效纳米合金催化材料的设计合成提供新思路。

结项摘要

本项目设计合成了一系列新型表面杂原子掺杂型Pt-M/C-N纳米合金催化材料，通过对其结构、晶面、形貌及表面非金属原位掺杂的调控，构筑表面暴露高指数晶面、含较多活性位点且多组分协同催化的贵金属基纳米合金催化材料，使该材料兼具良好的电催化活性和稳定性。研究重点开发并调控了该新型纳米催化材料的结构、形貌、表面掺杂及晶面调控的制备与构筑方法，揭示了“晶面-形貌-表面掺杂-催化性能”之间的关系原理，阐明了其各活性组分之间的协同催化作用机理。初步解决了表面杂原子原位掺杂、杂原子含量、缺陷等对甲醇电氧化和氧还原反应动力学等的影响机理。研究所开发的新型纳米催化材料将为研究催化材料各活性组分之间的关系原理提供理想的模型，并有望拓展该类杂原子表面掺杂型、富含金属缺陷的纳米合金催化材料在能源催化领域的新型应用，为新型高效纳米合金催化材料的设计合成提供新思路。