纳米电催化材料的设计、构筑及活性稳定性调控机理;docx

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1、国家自然科学奖项目公示项目名称：纳米电催化材料的设计、构筑及活性稳定性调控机理专家推荐意见专家推荐意见一：孙世刚，厦门大学教授，中国科学院院士，学科专业为物理化学，电化学。推荐意见：燃料电池是高效、清洁电化学能源，而电催化材料是决定燃料电池性能和成本的关键。尹鸽平教授团队多年来致力于电催化材料活性与稳定性的影响机制与调控方法等关键科学问题研究，取得如下重要科学发现：（1）采用静电自组装首次构筑环绕结构Pt-Au催化剂，揭示了Pt-Au协同电氧化反应机理。提出纳米反应器制备高合金化PtAu纳米催化剂新方法，电催化活性提高10倍。成果被十余个研究组作为多组分催化剂制备及机理分析依

2、据。（2）系统开展催化剂碳载体稳定性研究，揭示了载体结构及表面化学状态对其担载催化剂的稳定作用机制，为催化剂稳定性改善提供了重要理论依据。进而提出金属氧化物修饰碳纳米管载体，阐明了其对催化剂的稳定机理。（3）发展了催化剂的聚电解质非共价功能化调控新方法，解决了催化剂稳定性与高效担载矛盾，阐明了双效稳定机理，并发明以聚电解质还原高效绿色制备水溶性石墨烯载体的新方法。8篇代表性论文SCI他引1675次，入选ESI高被引论文6篇，ESI热点论文1篇，中国百篇最具影响国际学术论文1篇，众多国际著名学者对其成果给予积极评价，为纳米电催化材料制备与调控特别是稳定性的改善提供了新的方法和途

3、径，同时丰富了电催化理论。推荐该项目为国家自然科学奖二等奖。专家推荐意见二：衣宝廉，中国科学院大连化学物理研究所研究员，中国工程院院士，学科专业为电化学工程，燃料电池。推荐意见：尹鸽平教授及其团队长期从事燃料电池研究，针对困扰燃料电池的电催化材料成本和稳定性的世界性难题开展系统研究，取得的重要科学发现包括：创建静电自组装构筑Pt-Au环绕结构和纳米反应器制备高合金化PtAu催化材料的新方法，大幅提高了电催化活性，并揭示了Pt-Au协同电氧化机理。所提出的方法被多个国际同行用于双金属纳米电催化材料制备，所揭示的机理也被多个研究组用于指导电催化材料设计和理论分析。开展碳载体稳定性

4、系统研究，发现碳载体稳定性对负载Pt催化材料稳定性的影响规律，引领了电催化载体材料稳定性的广泛研究。进而发展了碳纳米管载体稳定性的调控方法并阐明了其稳定机理。提出聚电解质非共价功能化修饰新方法，避免了对载体表面结构的破坏并实现催化活性组分的高效担载，显著提高了电催化材料的稳定性并阐明了其稳定机理，丰富了碳基材料表面改性理论。发明了水溶性石墨烯载体材料制备新方法——聚电解质还原法，该方法因其简单、绿色、快速等优点而被不同领域学者采用，推动了对石墨烯的研究与应用。其代表性论文被国内外学者正面引用1675次，得到广泛认可。该成果对提高燃料电池寿命和降低电池成本具有重要促进作用。推荐

5、该项目为国家自然科学奖二等奖。专家推荐意见三：杨裕生，中国人民解放军防化研究院，研究员，中国工程院院士，学科专业为化学电源，放射化学。推荐意见：尹鸽平教授课题组多年来在化学电源方面深入开展研究，特别是在燃料电池电催化材料设计制备及调控机理研究方面取得重要突破，为改善燃料电池寿命和降低成本，推进其产业化具有重要作用。他们发现并首次阐明Au对Pt电催化氧化的协同作用机理，提出纳米反应器和静电自组装高效制备新方法，制备出高度合金化和新型环绕结构PtAu电催化活性组分，显著提高了电催化活性和稳定性，为高性能电催化材料设计奠定理论基础并开辟新思路。系统研究了电催化碳载体材料的稳定性及其

6、对负载的活性组分Pt稳定性的作用规律和影响机制，并通过金属氧化物修饰碳纳米管载体，显著改善了Pt/CNT的电化学稳定性，阐明了稳定机制。提出聚电解质非共价功能化调控新方法，发现功能化调控显著提升催化活性的协同作用，并揭示了其催化稳定机理。上述研究工作为高效电化学能源材料的开发开辟了新途径，丰富了物理化学理论。鉴于该成果的科学价值和影响力，推荐该项目为国家自然科学奖二等奖。项目简介燃料电池作为高效能量转化方式，是解决能源问题的重要途径之一。电催化材料是燃料电池的核心，直接决定燃料电池的效率、成本和寿命。但是仍存在电催化材料表面反应机理和稳定性衰退机制不清以及催化剂功能调控方法和

7、机理有限等理论难题，制约了高性能电催化材料的理性设计与制备。本项目针对上述难题进行了深入系统的研究，取得如下重要科学发现：1）采用静电自组装方法首次构筑了新型环绕结构的Pt-Au催化剂，并阐明Pt-Au协同电氧化反应机理，进而构建了高效纳米反应器，突破了金属不同氧化还原电势的限制，首次合成高合金化的PtAu纳米催化剂，使其电催化活性提高10倍。该发现已发展成为一种普适性的制备多组分纳米催化材料的新途径，并为高性能电催化材料设计及反应机理分析奠定理论基础。2）率先开展催化剂碳载体稳定性的系统研究，阐明了载