技术物理系付恩刚课题组及合作者采用离子辐照增强PtPb/Pt二维纳米片电化学催化活性的研究取得重要进展

燃料电池是继水力、火力、核电之后的第四代发电技术，可以直接将燃料化学能转化为电能，具有发电效率高、环境污染小、比能量高等优点。在燃料电池能量转化过程中，催化剂活性是影响电池质量及其发展应用的关键问题，已成为国际前沿领域的研究热点。近年来，许多研究者通过化学合成的方法调控催化剂的形貌、尺寸和结构，以提高电化学催化活性。其中，具有核壳结构的PtPb/Pt二维纳米片是一种具有较高催化性能的电化学催化剂。

近日，kaiyun体育官方网站付恩刚课题组与工公司郭少军课题组合作，首次采用核技术方法，利用高能离子束辐照，对PtPb/Pt二维纳米片进行了原子尺度结构调控和修饰，极大地提高了纳米片的催化活性。在线辐照和原位透射电子显微镜（TEM）结果表明：通过入射高能离子与纳米片中靶原子相互作用，精确地控制纳米片微观结构的变化，利用键长变化和电子轨道杂化等机制来修饰表面原子的电子结构，从而增加催化反应活性位点，增强催化性能。同时，通过调节入射离子的剂量大小，可以有效地控制缺陷产生的数量及演化，得到具有不同催化活性的PtPb/Pt二维纳米片材料。通过将离子束辐照应用于电化学催化领域，付恩刚课题组及其合作者首次提出了一种新的增强催化活性的方法，有望进一步提高现有的纳米晶催化剂的催化活性，对燃料电池的应用和催化领域发展有着重要作用。该研究工作发表于近期《Small》 (DOI: 10.1002/smll.201702259) 上。kaiyun体育官方网站的付恩刚研究员和郭少军研究员是本文的通讯作者，博士生孙英俊和博士生梁艳霞为文章的共同第一作者。

这项工作得到了国家自然科学基金，国家重点研发计划，国家磁约束核聚变能研究专项，国家青年人才项目和kaiyun体育官方网站核物理与核技术国家重点实验室等支持。