贵金属纳米晶体表/界面结构的化学调控和催化应用

                    直接甲醇燃料电池阴离子交换膜的制备及性能研究

                    贵金属电催化剂可控制备及非铂催化剂

报告日期：2012-4-7

报告人：郑南峰教授、张秋根副教授、周志有副教授

在这个研讨会中，以燃料电池为中心，郑南峰教授重点在贵金属纳米晶的制备，以Pt为主的调控制备，其中的Pt/C中空碳化结构和Pt纳米线有电化学催化方面的潜在应用。同时，他也提出单纯调控制备漂亮的纳米材料并不够，只有再为其找到合适的应用才足以发较高档次的论文。张秋根副教授重点在膜的制备，他报告了直接甲醇燃料电池（DMFC）中高分子电解质膜的制备，以阴离子交换膜为研究目标，引入季铵基团，以PEM代替AEM。他们首先从商业类高分子膜进行改性，包括改性Q-PVA/Q-CS共混膜，可降低甲醇的渗透性，但同时也降低了膜的热稳定性；改性酚酞型（Q-PEK）和（Q-SEBS），其阻醇性能良好，电导率可达5*10^-3；改性Si-PVA/BPEI共混膜，电导率可达10^-2级，甲醇的渗透率到10^-7级；改性（Q-PECH）/PTFE复合膜，电导率可达10^-2级，甲醇的渗透率到10^-6级，性能达到国际水平。但这些都只是在商业膜的基础上进行改性，因此，他们课题组自行开发出了聚砜类阴离子交换膜的制备工艺，采用自交联的手段，膜的性能大提高，电导率可达10^-2级，甲醇的渗透率到10^-9级。张副教授进一步提出了接下来的研究思路，一方面是将膜与电极进行一体化制备，得到导电性多孔膜；另一方面是进行分子动力学的研究，从利用MD研究高分子AEM到利用MD设计高分子AEM。而周志有副教授重点在贵金属及其合金的制备及改性，也是以Pt为主。他们制备得到Pt纳米小颗粒，并进一步改性得到高指数晶面的PtNPs。另外，他们也对Pt合金，例如Bi/Pt、Ru/Pt、Pt/Au等的制备及表面修饰进行了研究。他提到一般小于3nm的Pt纳米颗粒的电催化活性较为理想，但有一个缺点是稳定性很低，容易团聚，因此，他们以Pt-NNA的模式对Pt纳米颗粒进行修饰，可以制备得到网状组装体的Pt网。目前，纳米粒子表面功能化是一个热点，但普遍存在表面保护剂如PVP等的去除问题，这也会影响到其后续的应用，他们提出了二次热处理方式，以期解决类似问题。

听完研讨会之后，我就在想做科研的意义与方式。我们课题组以贵金属纳米材料的生物法制备为主，但除了在催化，如乙烯环氧化、丙二醇选择性氧化等体系的应用，基本上就是将精力全部放在了材料的制备上。我想其实制备出特定形貌的纳米材料很新颖，但更重要的是要找到其应用的去处，发挥出真正的价值。另一方面，从基础研究角度出发，制备出来以后还需要去研究纳米材料形成的内在本质，其成核生长的规律和控制因素。总之，在我看来，单纯的制备纳米材料只是表层的工作，科研的意义在于解释本质与应用。