贵金属基异质/复合结构纳米材料的电子耦合效应与电催化性能评估

The electronic coupling effect in heterogeneous/composite nanomaterials is one of the key factors to influence the catalytic performance of the same. Therefore, tailoring the electronic coupling in material systems via structural controlling is an effective way to tune the catalytic property of the nanomaterials. This project aims at the analyses of the electronic coupling effect in heterogeneous bimetallic Au-Pt and composite Ag2S-Au-Pt nanomaterials, and trying to reveal the relationship between the electronic coupling and the catalytic performance of the heterogeneous/composite nanomaterials. The novelty of this project lies in the synthetic approach and the investigation of the intrinsic relationship between the catalytic properties and the physical effects in the heterogeneous/composite nanomaterials, which provides the theoretical basis for effectively developing novel electrocatalyts with enhanced activity and stability.

异质/复合结构纳米材料中的电子耦合效应是影响材料催化活性的重要因素，因此，通过改变材料结构实现电子耦合效应的调控是解析材料的催化机理和提高材料催化活性的有效途径。本项目由Au-Pt二元异质结构和Ag2S-Au-Pt三元复合结构纳米材料的设计和构建入手，解析异质/复合结构材料中的电子耦合效应，揭示电子耦合效应与材料电催化性能的本征联系，调节并优化材料在室温下甲醇氧化反应过程中的电催化活性。项目的创新性在于材料的合成机制和建立物理效应与电催化活性的内在关系，后者和材料表面的反应活性密切相关，是设计、筛选电催化剂有效的评价手段，是研制高效电催化剂科学而实用的依据。

面上基金项目《贵金属基异质/复合结构纳米材料中电子耦合效应与电催化性能评估》由具体示例出发，旨在阐明异质或复合结构纳米材料体系中的电子耦合效应与材料宏观催化特性之间的内在关系，研究这一关系能够对设计和筛选高效电催化剂建立科学而实用的依据。项目执行以来，申请人课题组立足湿化学法基础科学，设计和改进实验手段，制备了一系列铂(Pt)基异质和复合结构纳米材料，并通过纳米尺度材料的结构设计实现了电子耦合效应的调控。电催化性能评估表明Pt原子的电子云密度增加有助于提升其甲醇氧化催化性能，而电子云密度减小则有助于改善其氧气还原反应的催化性能。项目对文献报道中一些矛盾的结果具有较好的澄清作用。项目执行期间发表SCI论文28篇，中文核心论文2篇，英文专著一部，由Wiley-VCH出版；英文书目2章节；培养博士和硕士各3名，完成了预订的目标任务并借助项目执行过程形成了稳定的科研团队。