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新型高熵合金催化剂
新型高熵合金催化剂可以直接代替原有的贵金属催化体系，大大减少催化剂价格及成本，可广泛应用于传统化工催化及新能源电催化领域。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
90%的化工品生产需要高性能催化剂，清洁能源汽车及燃料电池的商业化也离不开高性能催化剂。然而，现有商用催化剂一般为贵金属（价格昂贵）或简单合金（性能及稳定性差），无法实现高效、节能、环保的催化过程及清洁能源利用。
新型高熵合金催化剂可以直接代替原有的贵金属催化体系，大大减少催化剂价格及成本，可广泛应用于传统化工催化及新能源电催化领域。
以化工催化中氨气氧化制硝酸为例，工业界使用贵金属PtPdRh催化剂网格，价格高昂，并且反应温度为900℃。使用纳米分散的高熵合金催化剂（PtPdRhCoCe）,整体贵金属用量减小90%以上，且反应温度降低200℃，可同时实现性能优异及高度稳定。
因此，通过针对不同反应进行高熵合金催化剂的开发，有望代替贵金属催化剂，大大提升反应活性及能源效率及产品产出率等。
华中科技大学
2022-07-26
掺杂型石墨烯负载PtRu合金纳米电催化剂
小试阶段/n本成果属于燃料电池催化剂技术领域。具体涉及一种掺杂型石墨烯负载PtRu合金纳米电催化剂及其制备方法。直接甲醇燃料电池具有结构简单、低温启动速度快、燃料廉价易得、清洁无污染、比能量高和能量转换效率高等特点，有望成为未来便携式电子产品以及电动汽车、飞机等化石能源替代品。Pt是已知的对甲醇电氧化催化活性较好、使用较广泛的催化剂，然而其存在成本过高易CO中毒等问题。采用PtRu合金、以掺杂型石墨烯为载体作为直接甲醇燃料电池阳极催化剂，能有效提高催化剂的活性和利用率。本成果克服了现有技术缺陷，提供
武汉科技大学
2021-01-12
电池高性能低铂电催化剂
电池高性能低铂电催化剂研究首先合成含有高指数面的Pt3Fe 多级纳米线，再通过煅烧得到含有两个原子层厚的 Pt-skin结构，并评估了该材料在酸性介质中的氧还原和醇氧化催化性能，最后基于 DFT 理论计算结果证明含有高指数面的 Pt-skin表面对反应中间体的吸附能优化，有利于电催化反应的进行。该工作首次将 Pt-skin和高指数面结合，在催化剂活性和稳定性方面有了很大提升，为高性能电催化材料的设计和开发指出了新方向。
北京大学
2021-02-01
电池高性能低铂电催化剂
电池高性能低铂电催化剂研究首先合成含有高指数面的Pt3Fe 多级纳米线，再通过煅烧得到含有两个原子层厚的 Pt-skin结构，并评估了该材料在酸性介质中的氧还原和醇氧化催化性能，最后基于 DFT 理论计算结果证明含有高指数面的 Pt-skin表面对反应中间体的吸附能优化，有利于电催化反应的进行。该工作首次将 Pt-skin和高指数面结合，在催化剂活性和稳定性方面有了很大提升，为高性能电催化材料的设计和开发指出了新方向。
北京大学
2021-01-12
电池高性能低铂电催化剂
电池高性能低铂电催化剂研究首先合成含有高指数面的Pt3Fe 多级纳米线，再通过煅烧得到含有两个原子层厚的 Pt-skin结构，并评估了该材料在酸性介质中的氧还原和醇氧化催化性能，最后基于 DFT 理论计算结果证明含有高指数面的 Pt-skin表面对反应中间体的吸附能优化，有利于电催化反应的进行。该工作首次将 Pt-skin和高指数面结合，在催化剂活性和稳定性方面有了很大提升，为高性能电催化材料的设计和开发指出了新方向。
北京大学
2021-04-13
非晶态合金加氢催化剂
非晶态合金是一类原子排列具有长程无序短程有序特点的材料，其具有优良的物理、化学和力学性能，已成为一种技术潜力很大的新型材料。非晶态合金作为催化剂的研究自二十世纪八十年代以来一直是催化学科研究的热点问题之一，大量研究成果见诸于报道，但由于种种原因，其工业化进程一直比较缓慢；南开大学开发出了粉末诱导化学镀法制备负载型非晶态合金催化剂的新方法，进而成功实现了催化剂生产的工业化，并在多个加氢领域中得到应用及试用。如，葡萄糖类加氢，硝基苯类加氢，烯烃，炔烃类加氢，肟基类加氢，腈类加氢等等。与常规的加氢催化剂
南开大学
2021-04-14
一种空气电极高效电催化剂
本技术为了提升阴极氧还原反应速率，研发了一种金属钴为核、氮掺杂碳纳米材料为壳的阴极电催化剂，其表现出出色的阴极催化氧还原活性和稳定性，为锌空气电池及碱性燃料电池的大规模应用提供支撑。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
随着经济社会的发展及环境污染问题日趋严峻，开发新型、绿色的和高容量的清洁能源引起了人们的广泛关注。碱性电池由于其成本低廉、高的容量和安全性，在金属空气电池及碱性燃料电池中受到了广泛关注，特别是一次锌空气电池，目前广泛应用于便携式设备中，如助听器等。因此，开发高效、价格低廉和稳定性优异的阴极氧还原电催化剂对于提升锌空气电池的效率至关重要。
本技术为了提升阴极氧还原反应速率，研发了一种金属钴为核、氮掺杂碳纳米材料为壳的阴极电催化剂，其表现出出色的阴极催化氧还原活性和稳定性，为锌空气电池及碱性燃料电池的大规模应用提供支撑。
华中科技大学
2022-07-26
一种纳米 Pd 电催化剂的制备方法
本发明公开了一种纳米 Pd 电催化剂的制备方法，包括六角相溶致液晶的制备、Pd 盐 前驱体的还原和后处理各单元过程，通过反应时间、光照强度等的改变对生成的纳米 Pd 的 形貌进行调控。本发明制备的纳米 Pd 电催化剂的形貌和尺寸可控、可调，视反应时间、灯 泡瓦数不同，获得尺寸和形貌可控的纳米 Pd 电催化剂，适合用于电催化甲醛等有机小分子 类作电催化剂。本制备方法条件温和，过程简单，生产周期短，产物均匀，易于规模化生产。
安徽理工大学
2021-04-13
高效的二氧化碳电催化剂
通过将酞菁铜（CuPc）分子与碳纳米管复合，得到了高效的二氧化碳电催化剂。它可以在较低过电位下将二氧化碳高选择性地还原为甲烷，其法拉第效率达到66%（图3），是目前产甲烷的活性最高的电催化材料。不同于该课题组此前报道的单分散的CoPc/CNT催化剂（Nat. Commun. 2017,8,14675），CuPc分子晶体以堆积状态分散于CNT之中（图3b）。原位在线X射线吸收（XAS）研究发现，堆积状态下的CuPc分子在催化工作电位下会自发转变为尺寸为2nm左右的铜纳米团簇，是高催化活性位点；当停止催化反应后，铜纳米团簇又会可逆地回到CuPc分子结构（图3c-e）。不同于CuPc，另外两种铜配合物HKUST-1和[Cu(cyclam)]Cl2在催化反应电位下都不可逆地转变为金属铜微米枝晶，因此催化活性和选择性远低于CuPc/CNT
南方科技大学
2021-04-13
固氮催化剂
元素是构成生物的最主要元素之一。尽管大气中氮气的含量高达78[%]，但是氮气的活化十分困难。目前工业上广泛采用Haber�Bosch法将氮气还原成氨气，然而这一过程需要在高温高压下进行，因此能耗高。据统计，每年用于合成氨的能耗超过全球年能耗的1[%]。光/电催化固氮是合成氨的一种新途径，能够在常温常压下实现氮气的还原，因此引起了广泛关注。核心问题就是寻找和设计高效、稳定、低廉的催化剂。目前，高效的固氮催化剂主要是基于过渡金属（TM）化合物，而关于非金属催化剂的报道很少。这是由于过渡金属中空的d轨道和占据d电子的共存，既能够容纳氮气分子中N原子的孤电子对，又能够提供电子到氮气分子的反键轨道，从而活化N≡N三键、增强N‒TM键。通过分析硼原子的核外电子结构，王金兰教授团队发现sp3杂化的硼原子与过渡金属类似，也同时具有空轨道和占据轨道，因此有望用于氮气的活化与还原。通过结构、性能等多方面的分析，他们最终选择g-C3N4作为衬底来负载sp3杂化的硼原子，设计了首个不含金属的单原子催化剂，B/g-C3N4。理论计算表明，B/g-C3N4可以在极低的起始电位(0.20 V)下，通过酶促机理有效地将氮气还原为氨气。此外，硼的修饰可以显著增强g-C3N4的可见光吸收，因此有望实现太阳能驱动的固氮反应。此外，该催化剂也具有很大的合成前景以及极高的稳定性。
东南大学
2021-04-11