康奈爾大學的研究人員合成了一種用于燃料電池的新型薄膜催化劑。相關成果在3月10日 AIP出版的APL材料期刊上發表。該團隊首次報道了Bi2Pt2O7黃綠石的外延薄膜生長，這種薄膜可作為更有效的陰極——燃料電池的基本組成部分，通過陰極，正電荷流經外電路，傳遞電能。
“迄今為止，用于清潔能源的氧催化劑薄膜的研究一直集中于鈣鈦礦結構氧化物及其衍生物。”首席研究員Araceli Gutierrez-Llorente這樣說道，“在諸如燃料電池陰極材料的應用方面，立方焦綠石結構是鈣鈦礦頗具吸引力的替代品，然而這方面的研究卻很少。”
先前已成功制備出了焦綠石Bi2Pt2O7納米晶粉末。事實上，相比于納米晶粉末，外延生長薄膜在燃料電池催化劑方面更有效率。然而Bi2Pt2O7直接生長成薄膜需要氧化金屬鉑——這極具挑戰的一步。
該團隊用脈沖激光沉積法共沉積外延的δ-Bi2O3和無序的鉑。薄膜在空氣中退火使鉑氧化，促進形成長約100納米的外延Bi2Pt2O7晶體。
“我們的研究提供了目前已知的唯一一種生成外延Bi2Pt2O7晶體的方法，該晶體是燃料電池領域最有前景的氧化物催化劑。”Gutierrez-Llorente表示。固態氧化物燃料電池的陰極電化學還原氧氣，Bi2Pt2O7的氧缺陷結構使之成為該過程理想的催化劑。
合成薄膜材料來替代塊狀粉末，開啟了燃料電池技術的新可能。Gutierrez-Llorente稱，“大量在塊材中無法展現的奇特性質，可以在薄膜的復雜氧化物界面間產生。”
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