日前，從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校宋禮教授和江俊教授合作，在電解水制氫研究中，利用催化效果最好的鉑金屬巧妙設(shè)計(jì)了遍布針尖的“松球結(jié)構(gòu)”催化劑，與商業(yè)鉑碳催化劑相比，鉑金屬的用量僅為原來的七十五分之一，大大降低了催化劑的成本。相關(guān)成果日前在線發(fā)表于《自然·能源》上。
傳統(tǒng)催化劑的催化過程一般都發(fā)生在催化劑的表面，且參與反應(yīng)的是單個(gè)或近鄰的幾個(gè)原子。傳統(tǒng)鉑催化劑表層的鉑原子忙得不亦樂乎，內(nèi)層的鉑原子卻只能無所事事。怎樣讓催化劑中的鉑原子不吃大鍋飯，每個(gè)都動(dòng)起來呢？
課題組選擇了單位質(zhì)量下?lián)碛凶畲蟊砻娴那蛐?，將之前扁平的催化劑都做成一顆顆“球”，將以前局限在二維平面的反應(yīng)改造成了三維立體的反應(yīng)。同時(shí)，每個(gè)鉑原子都位于球形的表面，保證了它們都在“生產(chǎn)一線”。這樣催化劑形成了一個(gè)表面滿是針尖的“球”，每個(gè)針尖都是一個(gè)單原子鉑，沒有“人”可以“躲”在后面偷懶。江俊教授說：“這個(gè)設(shè)計(jì)還帶來一個(gè)驚喜的附加效果，理論模擬發(fā)現(xiàn)，彎曲的球面會(huì)在尖端鉑原子處形成非常強(qiáng)的局域電場，相當(dāng)于給鉑原子腳上加了一個(gè)加速履帶，可以進(jìn)一步增強(qiáng)催化效率。”
最后測試結(jié)果表明，當(dāng)電解溶液中的反應(yīng)物通過一顆顆的表面遍布針尖的“松球”時(shí)，形成氫氣的速率大大增加。
