为铂催化剂，微小的挤压给大的性能提升

纳米挤压可以显著提高帮助发电的燃料电池的铂催化剂性能的由斯坦福大学的科学家的一项新调查。

前斯坦福大学研究生昊天王是研究的作者的一项新，可能会导致更好的燃料电池和其他清洁能源技术。(图片来源︰ 洛杉矶西塞罗)

团队保税白金催化剂对薄膜的材料，随着电子移动进进出出，和发现，挤压铂纳米的一小部分几乎翻了一番其催化活性收缩。在 11 月 25 日一期的科学 》 杂志发表了研究结果。

“在这个研究中，我们提供了新的方式来调整金属催化剂在原子尺度上，”主要作者昊天王，现在在哈佛大学斯坦福大学前毕业的学生说。”我们发现，普通电池材料可以用于控制活动的白金和可能为许多其他金属催化剂。

这种新技术可以应用于广泛的清洁技术，王说，包括使用铂催化剂生成能量和白金电解槽，把水分解成氧和氢燃料的燃料电池。

“我们调谐技术可以提高燃料电池的能源效率和增加其输出功率，”说的合著者依翠，和光子科学 SLAC 国家加速器实验室的材料科学与工程在斯坦福大学的教授。”它可能还提高水分离器的氢生成效率和加强其他燃料和化学品的生产。”

电子结构

催化剂用于使化学反应走得更快且消耗更少的能源。金属催化剂的性能取决于其电子结构 — — 那就是，电子轨道单个原子的排列方式。

底部︰ 铂原子附着层的锂钴氧化物合同电力应用时，铂催化效率提高 90%。顶部︰ 去除电子分离原子和效率降低 40%。(1 Ångstrom = 0.1 纳米)(图片来源︰ 昊天王)

“催化剂的电子结构需求相匹配感兴趣的分子，以达到你想要的化工反应，”王解释。你可以调整催化剂的电子结构通过压缩原子或者把他们分开。

斯坦福大学团队介绍了一种使压缩或分隔 5%，仅 0.01 纳米原子。

“那不可能看起来太像，但它是真的很多，”崔说。”我们如何做到的？它确实是电池的研究和催化作用的婚姻。

实验电极

着重研究了锂钴氧化物，一种材料广泛应用于电池为手机和其他电子设备。研究人员堆积在一起，形成一种类似电池的电极的锂钴氧化物几层。

崔说:”应用电锂离子从删除的电极，使它增加 0.01 纳米”。”当放电阶段重新插入锂时，电极合同到其原始大小。”

实验中，斯坦福大学团队加入锂钴氧化物电极铂几层。

崔说:”因为铂保税区向边缘，它的扩张与电极时添加电力合同的其余部分在放电过程中，”。

性能

分离铂层距离为 0.01 纳米或 5%，对显著影响性能，王说。

“我们发现压缩使铂更多活跃，”他说。”我们会观察 90%提高到白金，减少水中的氧气的能力。这可以改善氢燃料电池的效率。

王说︰ 5%拉伸电极了相反的效果，抑制氧生产的 40%。

“这是一个理论家，梦实验”说研究合著者 Jens Nørskov，在斯坦福大学的化学工程教授 SUNCAT 界面科学中心和催化作用。”我们理论预测几年前劳损的催化剂，可以用来控制它的表现，和在这里是通过实验，显示我们的理论工作很好”。

崔补充说:”我们的技术，提供了非常强大的方式可控调整催化行为。”现在，平庸的催化剂可以变得很好，和好的催化剂可以变得优秀。”