高效单原子的铂金合金催化剂将有助于汽车工业的进一步发展

一个由达尔豪斯大学领导的研究小组开发了一种持续时间更长、效率更高的铂催化剂，该结果对汽车工业具有重大影响。

铂催化剂有助于减少传统汽车发动机产生的有毒废气。我们知道，铂也可被用来加快化学反应，使零排放氢燃料电池成为可能的一种技术，这可以改变汽车工业。

领导这项研究的达尔豪斯教授ZhangPeng说，这种新型催化剂将金和铂结合起来形成所谓的单原子催化剂，与市场上的铂催化剂相比，效率提高了近100倍。

不仅在开始时效率会得到提高，而且在催化剂的寿命期间效率可得以维持：通常，随着一氧化碳分子紧密结合并阻断铂的催化反应，铂催化剂的工作效率会随着时间的推移而降低。

有两个方面的改进：单原子结构，最大限度地提高铂的活性表面积。添加金来制造成合金，有助于实现独特的电子性质。

神奇的地方是因为合金。想想铁：它在空气中很容易生锈，但是如果你有一种铁合金，像不锈钢，它的性能是完全不同的。

例如，制备金和铂的合金来阻止铂催化剂随着时间的推移而失去效率和“中毒”。催化剂中毒是主要的麻烦之一。

这是因为如果两个铂原子并排，那么化学反应中的一氧化碳就会与它们紧密结合，使催化剂中毒并逐渐降低其效率。当研究者确保在较大的金晶格中没有铂原子团簇时，中毒效应便会消失。

张的团队与萨斯喀彻温大学的三个加拿大光源中心合作，了解和测试它们的合金催化剂，来实验探究各种铂和金的组合及其结构。

张说：“同步加速器是最有力的研究工具之一。合金很难用普通的工具来研究，因为很难区分这两种金属。用同步加速器，你可以很容易地调整能量，只需要铂金和黄金。”

当研究人员降低催化剂中的铂含量时，他们发现催化剂的功能有了很大的改进，直到最终他们找到了使铂的表面积最大化、中毒最小化的单原子模型。

此外，研究小组发现，他们用来制备合金的简单化学技术导致铂原子的总浓度比普通合金高出近10倍。合金通常含有非常低的单原子浓度，低于1%。张团队创建了一个含有7%的单铂原子的合金。

当然，这项工作还没有完成。张和他的团队用黄金制造了第一种合金，因为它是高度稳定的，这使得它很适合测试新的想法。当然，像铂金一样，黄金是非常昂贵的。

张说：“金是体现该概念的第一步。我们现在想看看其他更便宜的金属，将该概念适用于工业的发展。”