夹心催化剂提供更高的活性和耐久性

三明治是18世纪的贵族们为了不间断地玩纸牌游戏而炮制的食物。肉或蔬菜分层，然后夹在面包之间，以便在进行游戏时快速食用。这种高效的食物还提供了充足的卡路里和营养。POSTECH 的一个研究团队发现，像三明治一样分层是获取氢能的绝佳方式，氢能是化石燃料的替代能源。

由In Su Lee教授领导的研究团队，SunWoo Jang，硕士/博士生。综合计划，POSTECH化学系Soumen Dutta博士共同开发了一种夹层结构催化剂，可以通过激活水电解来有效地产生氢能。该研究成果最近发表在化学学会的国际期刊ACS Nano上。

氢燃料电池是一种环保发电设备，它利用化学反应从氧气 (O 2 ) 和氢气(H 2 )产生水 (H 2 O) 来发电。随着最近氢动力汽车的发布和氢燃料电池在家庭中的普及，氢被广泛视为替代化石燃料的下一代能源. 使用从太阳能或风能获得的剩余电流分解水和生产氢气的方式被认为是大量生产高纯度氢燃料的最简单和最环保的方式。但该方法存在生产效率低、成本高的缺点。为了降低水电解制氢燃料的单价，有必要开发高活性和稳定的电化学催化剂，以最大限度地提高制氢效率。

铂 (Pt) 一直被认为是最适合用于制氢反应的催化剂，但其对水分子的低亲和力和由此产生的水电解速度缓慢，使其难以应用于在碱性电解质条件下进行的商业过程。为了弥补这些限制，已经进行了许多尝试将金属硫化物与促进水电解的铂纳米颗粒相结合，但铂/金属硫化物表面的不稳定性质构成了另一个显着降低催化剂耐久性的弱点。

对此，研究团队设计了一种二维形式的铂/金属-氢氧化物界面，以同时提高催化剂的效率和耐久性。在原始技术中，在镍/铁-双氢氧化物 (LDH) 的表面上生长约 1 nm 的铂层，这是几纳米厚的 2-D-2-D 纳米杂化材料，夹心形式包含 2 -D-镍/氢氧化铁-纳米板已成功合成。

合成的夹心催化剂在金属氢氧化物和铂之间具有协同催化作用，它们在宽的二维二维界面上紧密接触。此时，它的活性是传统催化材料(20%-Pt/C)的6倍以上，即使在制氢水电解50小时以上，仍能保持稳定的催化功能而不会降低活性。

“夹心催化剂在不使用碳载体的物质中具有最高的碱溶液产氢催化活性，但比稳定仅三到五个小时的类似电化学催化剂明显更耐用，”领导该研究的 In Su Lee 教授说。研究。“我们希望它们能够用于开发具有成本效益的制氢工艺。”

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