雙金屬觸媒FePt之高面相結構對燃料電池陰極材料氧氣還原反應之電催化特性

Abstract

本篇主旨為合成樹枝狀(dendrite)結構的奈米鐵鉑合金粒子，應用於燃料電池陰極觸媒，並藉此結構之粒子表面具有高面相{311}的組成，來增進氧氣還原反應的催化效果。此外，亦由HR-TEM影像來佐證形成樹枝狀奈米鐵鉑合金之機制。 為了証明高面相是否為影響催化的因素，吾人亦合成了表面由{111}和{100}面所組成的球狀(Icosahedron)、方塊狀(Cube)的奈米鐵鉑粒子，來和表面具有{311}面的樹枝狀奈米鐵鉑粒子比較其催化效果。根據結果顯示，在這四組不同的觸媒中，樹枝狀結構之奈米鐵鉑粒子在活性電位上有最少的損耗，並且與E-TEK Pt/C相比，其mass activity提升了213%。此外，活性大小的順序為FePt-Dendrite/C> FePt-Cube/C> FePt-Icosahedron/C> E-TEK Pt/C)，表示具有高面相的觸媒的確可增進氧氣還原反應的催化效果。最後輔以密度泛函理論計算，從氧氣在FePt不同面相上的Binding energy來解釋觸媒在電化學反應上所觀察到的現象。