新型材料将超越传统的氧还原反应催化剂
由中国科学院宁波材料技术与工程研究所（NIMTE）的杨明辉教授领导的研究小组发现 ， 氮化锆（ZrN）催化剂可以替代昂贵的铂（Pt）催化剂 。减少氧气 。该研究发表在《自然材料》上 。
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大多数电化学能源设备 ， 例如燃料电池和金属空气电池 ， 都需要催化剂以可接受的速率提高功率 。氧还原反应（ORR）是电化学能源设备中涉及的最基本的反应之一 ， 它极大地影响了设备的电力输送 。
Pt是目前使用最广泛的商品化ORR催化剂 。但是 ， 它是一种稀有金属（地壳中为37 ppb） ， 成本很高（2018年平均价格为28.3 g-1美元） ， 这限制了电化学能源设备的大规模应用 。
为了解决这个问题 ， 研究小组在中等温度下使用尿素-玻璃路线制备了ZrN纳米颗粒（NPs） ， 它可以替代甚至超过昂贵的Pt作为碱性条件下氧气还原的催化剂 。
合成后的ZrN NPs具有很高的氧还原性能 ， 并且具有与传统的碳载铂（Pt / C）商业催化剂相同的活性 。此外 ， 在0.1 M KOH溶液中 ， 两种材料均显示出相同的半波电势（E1 / 2 = 0.80 V）；
并且ZrN的稳定性（ΔE1/ 2 = -3 mV）比Pt / C催化剂（ΔE1/ 2 =- 39 mV）在1,000个ORR周期后 。此外 ， 在锌-空气电池中 ， ZrN具有比Pt / C更高的功率密度和可循环性 。
【新型材料将超越传统的氧还原反应催化剂】ZrN似乎是一种出色的助催化剂 ， 因为它结合了低成本 ， 高活性和优异的稳定性等优异特性 ， 有利于促进电化学能量转化的大规模应用 。
此外 ， 这项工作可以为进一步研究具有成本效益和效率的氮化物催化剂 ， 并为清洁能源的广泛使用铺平道路 。
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