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第二部分 国家自然科学基金项目成果巡礼

   固体表面物理化学国家重点实验室、厦门大学化学化工学院孙世刚教授课题组发展了金属纳米晶体表面结构控制和生长的电化学方法,突破化学法只能合成低指数晶面结构金属纳米晶体的局限,首次高产率制备出具有高表面能的二十四面体铂纳米晶体催化剂。通过与美国佐治亚理工学院王中林教授合作,由高分辨电镜分析结果证实所研制的二十四面体铂纳米晶体的表面为{730}、{520}等高指数晶面结构。二十四面体铂纳米晶粒催化剂的成功制备不仅显著增强了铂纳米催化剂的活性(对甲酸、乙醇等有机燃料分子电氧化的催化活性是商品铂纳米催化剂的2~4倍),而且提高了其化学和热稳定性。这一研究成果开辟了一条通过控制纳米粒子表面微观结构提高催化剂性能的崭新途径,是将模型电催化剂的基础研究推进到实际催化剂设计和研制过程中的一个重大进展。该成果以研究报告的形式发表在2007年5月4日出版的美国Science杂志上,同期的Science杂志还配发了题为“催化剂的新面孔”的评述文章,指出这一最新研究成果是纳米尺度催化剂合成的一个重大突破。

  铂族金属纳米材料是燃料电池、石油化工、汽车尾气净化和化学工业等领域广泛使用的催化剂。因储量有限,价格昂贵,如何进一步提高其性能一直是重大的关键问题。该项目通过控制铂族金属纳米晶体表面结构,尤其是高指数晶面结构提高催化剂活性和稳定性,具有重大的科学背景和应用前景。论文发表后在国际学术界迅速引起重大反响:美国《化学工程新闻》周刊(C&E News),《每日科学》(ScienceDaily),英国《新科学家》(NewScientist)和皇家化学会的《化学世界》(Chemistry World)等国际主流科技媒体都在第一时间内报道和正面评述了这项重要研究成果;Angew.Chem.Int.Ed.,Nature Nanotechnology, Materials Today,Nature China等重要学术期刊都发表了评述文章,高度正面评价了这一研究工作。这一成果还被美国《化学工程新闻》周刊评选为2007年度 24项最重要的研究成果之一,同时引起相关产业领域的高度关注[如国际著名的韩国三星公司综合技术研究院(SAIT),加拿大巴拉德(Ballard)燃料电池公司等]。

  该项成果发表在Science(2007,316:732-735) 上,同时还申请了中国发明专利和美国发明专利各1项。

 

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