蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，韓國(guó)一研究團(tuán)隊(duì)利用半導(dǎo)體制造技術(shù)合成了金屬納米顆粒，可以明顯提高氫燃料電池催化劑的性能。

（圖片來源：KIST）

韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究所（KIST）宣布，由氫燃料電池研究中心的Sung Jong Yoo博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，利用濺射工藝，成功地通過物理方法（而不是現(xiàn)有的化學(xué)反應(yīng)）合成了納米顆粒。濺射工藝是半導(dǎo)體制造過程中使用的一種金屬薄膜沉積技術(shù)。

過去幾十年，很多領(lǐng)域都探討過金屬納米顆粒。近年來，作為氫燃料電池和水電解制氫系統(tǒng)中的關(guān)鍵催化劑，這種顆粒引起了人們關(guān)注。金屬納米顆粒主要通過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)來制備，而且制備時(shí)使用的有機(jī)物質(zhì)對(duì)環(huán)境和人類有害。后續(xù)處理會(huì)產(chǎn)生額外成本，合成條件也具有挑戰(zhàn)性。因而，需要一種新的納米顆粒合成方法來建立氫能體系，以克服現(xiàn)有化學(xué)合成方法的缺點(diǎn)。

KIST研究團(tuán)隊(duì)使用的濺射工藝，是在半導(dǎo)體制造過程中往表面涂覆金屬薄膜。在這一過程中，利用等離子體將大的金屬切割成納米顆粒，然后將納米顆粒沉積在基質(zhì)上形成薄膜。

該團(tuán)隊(duì)利用一種特殊的葡萄糖基質(zhì)來制備納米顆粒。在制備過程中，這種基質(zhì)可以防止金屬納米顆粒通過等離子體轉(zhuǎn)化為薄膜。該合成方法采用物理氣相沉積原理，使用的是等離子體，而不是化學(xué)反應(yīng)。通過這種簡(jiǎn)單的方法，可以合成金屬納米顆粒，并克服現(xiàn)有化學(xué)合成方法的局限性。

現(xiàn)有化學(xué)合成方法限制了可成為納米顆粒的金屬類型，影響開發(fā)新催化劑；而且必須根據(jù)金屬類型改變合成條件。然而，通過這種新開發(fā)的合成方法，有可能合成更多不同金屬的納米顆粒。此外，如果將該技術(shù)同時(shí)應(yīng)用于兩種或多種金屬，則可以合成含有多種成分的合金納米顆粒。這將有助于開發(fā)基于多種成分合金的高性能納米顆粒催化劑。

KIST研究團(tuán)利用該技術(shù)合成了一種鉑鈷釩合金納米顆粒催化劑，并將其應(yīng)用于氫燃料電池電極的氧還原反應(yīng)。比起鉑和鉑鈷合金催化劑（商用氫燃料電池催化劑），其催化活性分別高7倍和3倍。此外，研究人員還探討，新添加的釩對(duì)納米顆粒中其他金屬的影響。經(jīng)計(jì)算機(jī)模擬發(fā)現(xiàn)，釩通過優(yōu)化鉑-氧鍵能，改善了催化劑的性能。

該所Sung Jong Yoo博士表示：“這項(xiàng)研究開發(fā)了一種基于創(chuàng)新概念的合成方法，可以應(yīng)用于以金屬納米顆粒為重點(diǎn)的研究，以開發(fā)水電解系統(tǒng)、太陽能電池和石化產(chǎn)品。研究人員將把新結(jié)構(gòu)合金納米顆粒應(yīng)用到開發(fā)過程中（這在以前很難實(shí)現(xiàn)），努力建設(shè)完整的氫經(jīng)濟(jì)，并開發(fā)碳中和技術(shù)，以發(fā)展氫燃料電池等環(huán)境友好型能源技術(shù)。”

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