周恩來(lái)曾就讀過的日本筑波大學(xué)所領(lǐng)導(dǎo)的合作項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)了一種優(yōu)化析氫催化劑的方法，可以在不顯著犧牲催化活性的前提下提高其穩(wěn)定性。研究小組發(fā)現(xiàn)用石墨烯包覆催化劑納米顆粒，可以提高催化劑耐用性，該成果發(fā)表在ACS上。

研究人員稱，“我們優(yōu)化了石墨烯涂層納米顆粒的數(shù)量和它們的催化活性之間的平衡，要做到這一點(diǎn)，我們必須精確地控制石墨烯層涂布納米顆粒的數(shù)量，這是通過仔細(xì)調(diào)節(jié)石墨烯在納米顆粒上的沉積時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的。”

團(tuán)隊(duì)制備了一系列涂覆有不同數(shù)目石墨烯層的納米粒子樣品，并對(duì)其進(jìn)行表征，然后確定了它們?cè)谖鰵浞磻?yīng)中的催化活性。涂覆有最佳數(shù)量的石墨烯層的催化劑納米顆粒，其僅為三至五層，在析氫反應(yīng)中顯示出與昂貴的鉑基催化劑類似的活性。重要的是，這些納米顆粒也顯示出高穩(wěn)定性；石墨烯涂層防止金屬納米粒子溶解在酸性反應(yīng)溶液中。

研究人員進(jìn)行了理論計(jì)算來(lái)支持他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果證實(shí)了石墨烯層數(shù)、化學(xué)穩(wěn)定性和納米粒子的催化活性之間的關(guān)系。也就是說，涂覆少于三個(gè)石墨烯層的納米顆粒比三至五層涂覆的催化劑具有更高的催化活性，但這是以耐久性為代價(jià)的；前者比后者表現(xiàn)出較差的化學(xué)穩(wěn)定性。

“我們的研究結(jié)果為在酸性條件下通過現(xiàn)場(chǎng)聚合物電解質(zhì)膜電解在氫站進(jìn)行大規(guī)模氫生產(chǎn)的穩(wěn)定、廉價(jià)的催化劑鋪平了道路。”該小組的研究結(jié)果有利于氫燃料清潔能源產(chǎn)業(yè)化。