《【Chemistry—A European Journal】低成本钯基纳米片催化剂在制氢过程中与铂金性能相当》

• 来源专题：新能源汽车
• 编译者： 王晓丽
• 发布时间：2025-03-05
• 原文来源：https://phys.org/news/2025-03-palladium-based-nanosheet-catalyst-platinum.html

研究机构：

东京科学大学（Tokyo University of Science, TUS）

合作机构：东京大学（University of Tokyo）

日本同步辐射研究所（Japan Synchrotron Radiation Research Institute）

京都工艺纤维大学（Kyoto Institute of Technology）

日本理化学研究所SPring-8中心（RIKEN SPring-8 Center）

日本国立材料科学研究所（National Institute for Materials Science, Japan）

主要研究内容：

研究内容研究团队开发了一种新型氢析出反应（HER）催化剂——双(二亚氨基)钯配位纳米片（PdDI），其效率接近铂催化剂，但成本大幅降低。具体研究内容包括：

• 催化剂设计与合成：通过气-液界面合成法和电化学氧化法分别制备了两种PdDI纳米片（C-PdDI和E-PdDI）。PdDI纳米片具有高导电性、大表面积和高效的电子转移能力，同时其稀疏的金属排列减少了贵金属的使用量。
• 催化性能优化：E-PdDI纳米片在活化后表现出低过电位（34 mV），接近铂催化剂的过电位（35 mV），这意味着驱动氢气生产所需的额外能量非常少。交换电流密度达到2.1 mA/cm2，与铂催化剂的性能相当，使其成为目前最高效的HER催化剂之一。
• 稳定性测试：PdDI纳米片在酸性条件下表现出优异的耐久性，12小时后仍保持完整，证明其适用于实际氢气生产系统。
• 成本与环境效益：钯的用量仅为铂的十分之一，显著降低了催化剂成本。减少对稀缺铂资源的依赖，符合联合国可持续发展目标（SDG 7：促进可负担的清洁能源；SDG 9：工业、创新和基础设施）。

研究效果

• 催化效率：E-PdDI纳米片的催化性能接近铂催化剂，过电位和交换电流密度均达到国际领先水平。
• 成本降低：钯基催化剂的成本显著低于铂基催化剂，为大规模应用提供了可能。
• 环境效益：减少铂开采相关的碳排放，推动可持续氢经济的发展。
• 应用潜力：PdDI纳米片可广泛应用于工业氢气生产、氢燃料电池和大规模能源存储系统，预计将在汽车、氢气生产和电极供应行业产生影响。

原文链接： Hiroaki Maeda et al, Synthesis of Bis(diimino)palladium Nanosheets as Highly Active Electrocatalysts for Hydrogen Evolution, Chemistry – A European Journal (2024). DOI: 10.1002/chem.202403082Journal information: Chemistry – A Europea