技術物理系付恩剛課題組及合作者采用離子輻照增強PtPb/Pt二維納米片電化學催化活性的研究取得重要進展

燃料電池是繼水力、火力、核電之後的第四代發電技術，可以直接将燃料化學能轉化為電能，具有發電效率高、環境污染小、比能量高等優點。在燃料電池能量轉化過程中，催化劑活性是影響電池質量及其發展應用的關鍵問題，已成為國際前沿領域的研究熱點。近年來，許多研究者通過化學合成的方法調控催化劑的形貌、尺寸和結構，以提高電化學催化活性。其中，具有核殼結構的PtPb/Pt二維納米片是一種具有較高催化性能的電化學催化劑。

近日，beat365付恩剛課題組與工學院郭少軍課題組合作，首次采用核技術方法，利用高能離子束輻照，對PtPb/Pt二維納米片進行了原子尺度結構調控和修飾，極大地提高了納米片的催化活性。在線輻照和原位透射電子顯微鏡（TEM）結果表明：通過入射高能離子與納米片中靶原子相互作用，精确地控制納米片微觀結構的變化，利用鍵長變化和電子軌道雜化等機制來修飾表面原子的電子結構，從而增加催化反應活性位點，增強催化性能。同時，通過調節入射離子的劑量大小，可以有效地控制缺陷産生的數量及演化，得到具有不同催化活性的PtPb/Pt二維納米片材料。通過将離子束輻照應用于電化學催化領域，付恩剛課題組及其合作者首次提出了一種新的增強催化活性的方法，有望進一步提高現有的納米晶催化劑的催化活性，對燃料電池的應用和催化領域發展有着重要作用。該研究工作發表于近期《Small》 (DOI: 10.1002/smll.201702259) 上。beat365的付恩剛研究員和郭少軍研究員是本文的通訊作者，博士生孫英俊和博士生梁豔霞為文章的共同第一作者。

這項工作得到了國家自然科學基金，國家重點研發計劃，國家磁約束核聚變能研究專項，國家青年人才項目和beat365核物理與核技術國家重點實驗室等支持。