记者 陶加  发布时间：2013-01-29

来源：中国化工报

本报讯 近日，中科院大连化学物理研究所包信和院士带领的研究团队成功地将金属铁纳米粒子限域到具有豆荚状结构（Bean-Pod-Like）的碳纳米管的管腔中。该项研究成果不仅为燃料电池催化剂的贵金属替代研究提供了行之有效的途径，而且，催化剂“穿铠甲”技术还对未来在苛刻条件下运行的催化剂的设计和制备开辟了新途径。

项目组采用目前国际上先进的表征手段观察到金属铁的活性d电子通过与组成碳管壁的碳原子相互作用而“穿过”碳管管壁，富集在碳管外表面的电子直接催化分子氧的还原反应（ORR）。形象地说，就是给容易“受伤害”金属铁纳米粒子“穿”上了一副由碳纳米管制成的“铠甲”，而铁原子的活性d电子犹如士兵的双手一样却可以在“铠甲”外自由活动，完成催化氧分子的还原反应，避免了反应过程中活性金属铁纳米粒子的深度氧化，以及反应气氛中其他有害组分对催化剂的毒化，极大地提高了铁基催化剂在燃料电池中的稳定性和抗中毒能力，为未来非贵金属催化剂最终在燃料电池中的应用奠定重要科学基础，引起国际业内极大关注。

燃料电池能量转换率可以达到传统内燃机的2倍以上，在产生相同电能的情况下，燃料电池排放温室气体和污染性气体不到传统燃油发电机1/400，发展燃料电池对保护环境及能源的可持续发展具有重要意义。但是，燃料电池目前使用的电极催化剂金属铂是一种稀缺昂贵的贵金属，占燃料电池成本的40%，大大限制了燃料电池工业化生产进程。用“廉金属”替代“贵金属”催化剂是该技术发展的瓶颈，也是世界燃料电池领域的研究热点和竞争的前沿科学。

铁被认为是最有希望替代燃料电池电极材料中铂的元素之一。然而铁原子较活泼，极易被过度氧化形成没有活性的高价氧化铁，在燃料电池工作的酸性条件下，低价铁原子会迅速过度氧化并溶解而失去催化反应活性，进而使燃料电池无法工作。

以下是该媒体报道地址：http://www.ccin.com.cn/ccin/news/2013/01/29/253117.shtml