物理化学学报 >> 2016, Vol. 32 >> Issue (4): 834-847.doi: 10.3866/PKU.WHXB201601211

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电位置换反应在空心结构Pt基燃料电池纳米催化剂中的研究进展

杨翼1,罗来明1,杜娟娟1,张荣华1,代忠旭2,*(),周新文1,*()   

  1. 1 三峡大学生物与制药学院, 湖北宜昌 443002
    2 三峡大学材料与化工学院, 湖北宜昌 443002
  • 收稿日期:2015-12-03 发布日期:2016-04-07
  • 通讯作者: 代忠旭,周新文 E-mail:Daizx@ctgu.edu.cn;xwzhou@ctgu.edu.cn
  • 作者简介:杨翼,1990年生。2014年本科毕业于三峡大学化学工程与工艺专业,2014年至今就读于三峡大学生物与制药学院物理化学专业硕士研究生。主要研究方向为负载型Pt基直接醇类燃料电池阳极催化剂的合成、表征及应用。参与国家自然科学基金项目2项|罗来明,1993年生。2015年本科毕业于三峡大学生物工程系,2015至今就读三峡大学生物与制药学院化学专业硕士研究生。主要研究方向为直接醇类燃料电池阴极催化剂合成、表征及应用。参与国家自然科学基金1项。先后曾获得湖北省优秀本科毕业论文,全国学生制药工程研究征文比赛三等奖|杜娟娟,1989年生。2013年本科毕业于三峡大学化学专业,2013年至今就读于三峡大学物理化学专业硕士研究生。主要研究方向为直接醇类燃料电池阳极催化剂合成、表征及应用。参与国家自然科学基金项目2项|张荣华,1980年生。2003年本科毕业于三峡大学化学教育专业,2009年博士毕业于厦门大学化学化工学院物理化学专业。现为三峡大学生物与制药学院硕士研究生导师、副教授,中国化学会会员。主要从事无机材料的合成及表征、电化学生物传感器等方面的基础研究。主持国家自然科学基金1项,湖北省教育厅项目1项|代忠旭,1968年生。1991年本科毕业于华中师范大学化学系,2001年博士毕业于武汉大学化学与分子科学学院。现为三峡大学材料与化工学院副院长、教授。主要从事醇类燃料电池阳极催化剂设计与制备、锂离子电池正极材料、金属腐蚀与防护、工业废水处理等电化学领域相关的科研工作|周新文,1980年生。2002年本科毕业于三峡大学化学教育专业,2009年博士毕业于厦门大学化学化工学院物理化学专业,阿尔伯特大学化学与材料工程系博士后。现为三峡大学生物与制药学院硕士研究生导师、教授,湖北省“楚天学者计划”楚天学子,中国化学会会员。主要从事电催化、能源电化学、电化学生物传感器等方面的基础研究。主持国家自然科学基金1项,湖北省教育厅重点项目1项
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(21403126, 21503120)

Hollow Pt-Based Nanocatalysts Synthesized through Galvanic Replacement Reaction for Application in Proton Exchange Membrane Fuel Cells

Yi YANG1,Lai-Ming LUO1,Juan-Juan DU1,Rong-Hua ZHANG1,Zhong-Xu DAI2,*(),Xin-Wen ZHOU1,*()   

  1. 1 College of Biological and Pharmaceutical Science, China Three Gorges University, Yichang 443002, Hubei Province, P. R. China
    2 College of Materials and Chemical Engineering, China Three Gorges University, Yichang 443002, Hubei Province, P. R. China
  • Received:2015-12-03 Published:2016-04-07
  • Contact: Zhong-Xu DAI,Xin-Wen ZHOU E-mail:Daizx@ctgu.edu.cn;xwzhou@ctgu.edu.cn
  • Supported by:
    the National Natural Science Foundation of China(21403126, 21503120)

摘要:

Pt基催化剂是质子交换膜燃料电池难以替代的催化剂,然而低储量高成本的Pt严重制约其商业化进程。如何在减少贵金属Pt用量的同时提高其电催化性能是该领域的核心问题之一。空心结构纳米催化剂活性面积大,催化活性高,稳定性好且显著减少贵金属的用量,其制备方法众多,其中电位置换法无需额外的去核、无需对模板表面进行功能化且易于控制,是制备空心结构纳米材料的主要方法。本文综述了近年来国内外利用电位置换反应制备空心Pt基纳米催化剂的最新进展,并对其发展和应用前景进行了展望。

关键词: Pt基催化剂, 空心结构, 电位置换反应, 质子交换膜燃料电池

Abstract:

Pt-based nanocatalysts are irreplaceable for proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs), while the low reserves and high cost of Pt severely impede their commercialization. Tremendous efforts have been devoted to reduce the amount of precious metals and improve their electrocatalytic performance at the same time. Nanocatalysts with a hollow interior possess a large active area, high catalytic activity, good stability, and significantly reduce the amount of noble metal. The synthesis methods for their preparation are various, wherein the galvanic replacement reaction without additional procedure to remove the core, without the functionalization to the template surface and with ease of control, is the main method to prepare hollow structural nanocatalysts. We review the recent developments of hollow Pt-based nanocatalysts synthesized by the galvanic replacement reaction. The further challenges and developments of hollow Pt-based nanocatalysts are also discussed.

Key words: Pt-based nanocatalyst, Hollow structure, Galvanic replacement reaction, Proton exchange membrane fuel cell

MSC2000: 

  • O643.36