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9月8日，記者從山西大學(xué)獲悉，該?；瘜W(xué)化工學(xué)院李亞偉教授研究團(tuán)隊(duì)在復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)電催化劑穩(wěn)定性研究方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于化學(xué)領(lǐng)域國際頂級(jí)期刊《Journal of the American Chemical Society》（簡稱JACS）。

電化學(xué)能源轉(zhuǎn)換技術(shù)（如電解槽、燃料電池）是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵手段，但其廣泛應(yīng)用仍受限于貴金屬鉑（Pt）基催化劑的高成本和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性。復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)催化劑（NACs）雖具高活性，但在室溫電位循環(huán)中出現(xiàn)快速粗?；‥CSA損失達(dá)8%-40%），傳統(tǒng)熱擴(kuò)散機(jī)制無法解釋這一現(xiàn)象。針對(duì)此問題，李亞偉教授研究團(tuán)隊(duì)通過結(jié)合原位實(shí)驗(yàn)與原子尺度模擬，以摻雜Ir（低表面遷移率）或Au（高還原電位）的納米多孔NiPt為模型，首次揭示電化學(xué)粗粒化由溶解/再沉積（氧化溶解的Pt在還原時(shí)局部再沉積）和表面擴(kuò)散（欠配位原子遷移）雙機(jī)制協(xié)同驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)在靜態(tài)電解質(zhì)中，Ir摻雜通過釘扎臺(tái)階邊緣抑制表面擴(kuò)散，使ECSA損失降低了80%；而Au摻雜通過提高Pt的“貴金屬性”，將溶解率減少40%，原位ICP-MS驗(yàn)證了Au使Pt溶解起始電位正移，經(jīng)10,000次循環(huán)測(cè)試，靜態(tài)下?lián)诫sAu的催化劑ECSA保留率＞80%。

該研究成果首次解耦電化學(xué)粗?；脑訖C(jī)制，為設(shè)計(jì)高穩(wěn)定性催化劑提供新思路。同時(shí)提出摻雜策略，為電催化納米結(jié)構(gòu)的形態(tài)穩(wěn)定性提供了原子級(jí)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，對(duì)下一代能源器件開發(fā)具有普適意義。

據(jù)介紹，該項(xiàng)研究得到國家自然科學(xué)基金委、山西省科技廳等部門的項(xiàng)目支持。李亞偉教授為該論文第一作者，山西大學(xué)為該論文第一單位，美國約翰霍普金斯大學(xué)、美國德雷克塞爾大學(xué)、美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室與廈門大學(xué)為該論文合作單位。