由湖南大學和清華大學訪學教授、加州大學洛杉磯分?；瘜W系教授段鑲鋒及該校材料系教授黃昱領導的包括中國、美國及意大利科學家在內的國際科研團隊，研發出表面呈鋸齒狀的超細鉑納米線催化劑，大大增加了燃料電池催化劑的表面活性和比表面積，將其總體催化活性提升了50多倍。該成果日前在線發表于《科學》。

燃料電池汽車因零排放和高能效而備受關注，卻因燃料電池價格高昂而推廣受阻，其中一個重要原因是它需要昂貴的鉑作催化劑。據段鑲鋒介紹，鉑的催化活性由表面活性和比表面積決定。以往研究多從改善鉑的化學環境等方面提升其表面活性，或通過調整鉑的納米結構等幾何手段提升其比表面積，很難將兩者兼顧。

“材料的催化活性一般與表面原子結構有關，材料做得越小，參與化學反應的表面原子越多，但材料穩定性卻變差，經常會因發生團聚而失去表面活性或比表面積。”段鑲鋒稱，該研究的突破在于“首次同時實現了最高的比表面積和表面活性”。

研究人員告訴《中國科學報》記者，鋸齒狀超細納米線同時具備了作為高效電化學催化劑的幾個特性。首先，其鋸齒狀的表面缺陷結構與特殊化學環境可有效降低反應的活化能，極大地提高表面催化活性。另外，它具備的特殊一維納米線結構可有效降低超細納米結構團聚幾率，從而提供超高的、穩定的比表面積。同時，一維納米結構優異的導電性及其與催化劑載體的“多點接觸”可優化電化學反應電子輸運的過程，提高鉑催化劑的利用效率。

據悉，該成果將大幅降低燃料電池成本，具有廣闊的應用前景。同時，該研究方法對類似納米催化劑研究亦有廣泛借鑒意義。