近日，中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所上海光源材料與能源部研究員司銳分別與山東大學(xué)教授賈春江課題組、內(nèi)蒙古大學(xué)教授張軍課題組合作，利用同步輻射X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜（XAFS）表征平臺，在鎳基和鉑基催化劑的活性結(jié)構(gòu)確認(rèn)方面取得進(jìn)展，相關(guān)論文已發(fā)表在美國化學(xué)會的《物理化學(xué)C》和《應(yīng)用材料與界面》雜志上(J. Phys. Chem. C, 2016, 120, 7685-7696; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8, 18770-18787)。

　　氨分解(NH3®N2+H2)是氫燃料電池中產(chǎn)生氫的一種有效途徑，由于該反應(yīng)條件苛刻，獲取具有高活性與高穩(wěn)定性的催化劑十分困難。賈春江課題組發(fā)展了介孔多元金屬氧化物（Ni-Ce-Al-O），同時提高了鎳基催化劑氨分解反應(yīng)的活性與穩(wěn)定性；司銳課題組通過XAFS測試及相關(guān)譜圖解析，發(fā)現(xiàn)了鈰的摻雜有助于活性金屬鎳組分的穩(wěn)定。鉑基電極材料是直接甲醇燃料電池中的關(guān)鍵部分，而如何在長時間工作條件下保持其較高的催化活性，已成為該研究領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題。張軍課題組制備了過渡金屬氮化物與石墨烯復(fù)合的層狀介孔材料，將金屬鉑負(fù)載于該基底上，并觀察到其電催化活性顯著增加；司銳課題組通過XAFS測試及相關(guān)譜圖解析，發(fā)現(xiàn)了小尺寸鉑納米顆粒的形成與穩(wěn)定是鉑基催化材料性能提升的關(guān)鍵因素。上述工作結(jié)果對于新型鎳基和鉑基催化劑的設(shè)計(jì)合成以及相關(guān)催化反應(yīng)機(jī)理的探索均具有重要指導(dǎo)意義。

　　上海光源材料與能源部的博士生王旭參與了上述研究的部分工作，相關(guān)XAFS實(shí)驗(yàn)主要在上海光源BL14W1線站上完成。該工作得到了中科院“百人計(jì)劃”項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)納米專項(xiàng)的共同資助。

XAFS譜圖解析驗(yàn)證不同類型鎳基催化劑在氨分解反應(yīng)前（a,c）后（b,d）的結(jié)構(gòu)變化

XAFS譜圖解析驗(yàn)證不同復(fù)合過渡金屬氮化物載體上鉑基催化劑的結(jié)構(gòu)變化