上硅所《Nature Materials》发现锆基质料或可取代昂贵的Pt催化剂！

 
化石能源的大量使用带来了严重的情况污染和能源危机。可以预见，在不久的未来，人类社会的能源利用方式将从有限的碳基化石能源转换到无尽的可再生能源。燃料电池和金属空气电池在这类能源转换中饰演着重要的角色。当前，燃料电池中一直使用的是昂贵的Pt催化剂；据报道，Pt催化剂占到整个燃料电池成本的20%左右，这是导致这类高效能源器件尚未获得大规模使用的重要原因之一。因此，生长具有高活性和稳定性的低成本电催化质料依然保持很大的挑战。
近日，中国科学院上海硅酸盐研究所王家成研究员和中国科学院宁波质料技术与工程研究所杨明辉研究员（配合通讯作者）联合英国爱丁堡大学J. Paul Attfield教授（配合通讯作者）和印度理工学院Tiju Thomas教授发现锆基质料体现出可取代贵金属Pt催化剂的巨大潜力。Pt金属储量很是稀少，价钱很是昂贵，高达约300元每克；相比力，Zr金属储量富厚，价钱仅为Pt的1/700。
该研究结果近日发表在国际期刊Nature Materials（doi: 10.1038/s41563-019-0535-9，IF=38.9），上论文题目为“Zirconium Nitride Catalysts SurpassPlatinum for Oxygen Reduction”。王家成研究员作为该论文的配合第一作者，加入了实验设计、数据分析、机理挖掘等重要事情。上海硅酸盐所马汝广副研究员加入了该事情。
在该研究中，科研人员接纳一种温和的urea-glass要领，在更低的温度下制备出了高活性ZrN纳米颗粒，研究讲明其具有比肩商用Pt催化剂的活性。此外，ZrN还体现出了比Pt更优异的恒久使用稳定性。在实际的锌空气电池测试中，商用Pt催化剂使用一段时间后性能衰减明显；而ZrN催化剂性能衰减要缓慢许多。
未来，该研究团队将进一步和工业界相助，努力将该实验室研究结果转换成实际的创新产物,这将有助于清洁能源的大规模使用，并有望为解决能源危机和情况污染问题作出孝敬。