金属有机配合物作为甲醇电氧化催化剂的研究

In this project, to replace Pt, we aim at preparing organometallic complex with excellent methanol electro-oxidation catalytic performance, which constructed by well designed “redox active ligand” with good capablity of electronic transmission. The research in this project is a new exploration for application of organometallic complex in field of electrochemical catalysis, as well as it also provides a new strategy for praparing low Pt, non-Pt methanol electro-oxidation catalysts. This project is great singnificance as it not only lowers the cost and improves the performance of DMFC, but also promots the integration of chemistry science, materials science and energy technology.

本项目旨在通过设计合成具有良好电子传输能力的“氧化还原”配体来制备一系列金属有机配合物甲醇电氧化催化材料。通过电化学表征以及在实际DMFC中对系列材料的催化性质进行评价，筛选可替代铂基催化剂的环境友好型非铂甲醇电氧化催化材料。该研究方向不仅是对金属有机配合物在电催化领域中应用的新探索，也是构建高效新型低铂，非铂甲醇电氧化催化剂的一条新途径。该研究在降低DMFC成本，改善DMFC的性能方面具有重要意义，同时也可以促进化学、材料和能源学科的综合交叉和有机融合，有着重要的学术意义。

直接甲醇燃料电池作为一种新型清洁能源，在多个领域具有巨大的潜在应用价值。由于阳极甲醇电氧化是一类多电子转移的动力学慢反应，因此，需要通过合理的设计，制备高性能甲醇电氧化催化剂以提高甲醇燃料电池性能。本项目中，利用Pt鳌合配合物调节其置换反应速率，制备了一种一维纳米管状高效甲醇电氧化催化剂，其甲醇电氧化质量比活性是商业Pt/C催化剂的2.7倍。另外本项目中发展了一种新型微型膜电极方法，以实现催化剂性能的快速评价及筛选。本项目中还发现了催化剂浆料中Pt通过原电池反应被碳上含氧官能团中的氧氧化为PtO，从而影响催化剂表面三相界面的建立。本项目的研究成果对于直接甲醇燃料电池的发展具有一定的积极意义。