由于在氫氧化（hydrogen oxidation）和氧還原（oxygen reduction）反應中的催化特性，鉑基催化劑被廣泛地應用于質子交換膜燃料電池當中的關鍵組成部分，比如陰極和陽極。然而，當質子交換膜燃料電池在較為嚴苛的環境下（比如低ph環境(＜1)、*的氧濃度、高濕度等）運行時，商用的鉑/碳催化劑會展現出耐用性低的問題。由于ostwald熟化效應、鉑納米顆粒的脫離、鉑納米顆粒的團聚等問題，鉑/碳催化劑的活性會顯著下降。因此，開發有效方案來穩固鉑基催化劑從而防止其活性在燃料電池運行時的損耗，是非常重要的。
針對上述問題，加拿大西安大略大學的孫學良教授課題組，開創性地利用退火mld（molecular layer deposition，mld，分子層沉積）夾層結構來固定鉑納米顆粒，從而實現了鉑基催化劑性能的提升，相關結果刊載于nano energy。在孫教授團隊的工作中，mld衍生層是通過*基鋁和丙三醇合成在摻氮碳納米管（nitrogen-doped carbon nanotubes，ncnt）上的，此后通過煅燒獲得多孔結構。后，通過ald工藝，鉑納米顆粒被沉積在mld-ncnt載體之上。多孔結構有益于穩固鉑納米顆粒、避免團聚以及從載體上脫離。相較于沉積在摻氮碳納米管（ncnt）上的鉑催化劑來說，沉積在mld-ncnt載體上的pt催化劑展示出了顯著提升的氧化還原反應活性以及耐用性。文中利用x射線吸收光譜等手段，詳細揭示了增強的機制。
圖1 ncnt-mld-pt的制備流程示意圖以及出色特性（圖片來源：nano energy:rational design of porous structures via molecular layer deposition as an effective stabilizer for enhancing pt orr performance）
相較于ald（atomic layer deposition，ald，原子層沉積）來說，mld技術還比較新。mld技術可以視為ald技術的亞類，具有與ald相似的氣相沉積工藝，基于序列及自限制反應，在分子尺度上生長材料，目前比較多涉及的是有機聚合物或者無機-有機雜化材料。由于本質上屬于ald技術的衍生技術，因此mld技術具備了ald技術的主要優點：優異的三維共形性、大面積均勻性、良好的工藝重復性、膜厚或組成的控制、分子結構或官能團的裁剪，以及較低的沉積工藝溫度。然而，由于mld工藝中采用有機分子作為前驅體，有機分子前驅體的蒸汽壓低、熱穩定性差，因而反應活性較低。此外，mld工藝中的有機分子前驅體存在同質官能團引起的雙反應現象，會使得沉積速率變慢，甚至是發生非線性的反應生長速率。所以，利用mld工藝沉積新材料，對于設備和工藝掌控都提出了較高的要求。
在本文當中，孫教授團隊利用mld沉積鋁氧烷所用的設備是美國arradiance公司生產的型號為gemstar-8 的臺式ald沉積系統，此套系統直接與手套箱相聯，手套箱中為氬氣氣氛。在本工作之前，孫教授所在課題組已經利用mld技術合成了鋁氧烷，并且將鋁氧烷涂層應用于提高碳/硫陰極或堿金屬陽極的電化學特性。制備當中，他們采用*基鋁和丙三醇作為前驅體，在150 ℃的條件下將，將前驅體依次通入腔體當中。
另一方面，目前大多數無機-有機雜化物質對于空氣中的濕度非常敏感，不穩定。由于arradiance公司生產的臺式ald系列產品，非常小巧，并且非常友善周到地為用戶們預留了可以與各類市場主流手套箱集成的接口，從而使得無機-有機雜化物質在制備完成后可以在惰性環境中轉移至其他實驗環境或是進行其他實驗。
圖2 arradiance臺式原子層沉積系統，設計緊湊，功能齊全，堪稱“麻雀雖小五臟俱全”
圖3 緊湊而友善的設計理念，使得arradiance ald系統
可以方便地與手套箱集成，滿足用戶的特殊實驗需求

---

實驗室儀器應該這樣進行期間核查！
不銹鋼板式滅菌柜有哪些優勢？
單座調節閥常見故障和電磁閥的選購注意事項
如何緩解泵在運行中的汽蝕破壞
地埋式污水處理設備需要留意的事項有哪些?
Nano Energy：分子層沉積技術助力鉑基催化劑性能提升
潔凈區在線環境監測取樣點如何選擇呢
鎳酸鋰快速水分檢測儀原理簡介
水污染嚴重制約我國經濟發展的瓶頸
OMAL歐瑪爾開關型電動執行器的特點
ROSS電磁閥你不得不了解的七個小知識
鹽霧試驗箱可能出現的故障及處理方法
六杯絕緣油耐壓測試儀CD-6006靈敏度高
奧林巴斯顯微鏡常用的調試方法
真空離心混膠脫泡機
關于水簾柜的漆霧處理
糧食儲存過程中水分對其的影響
低溫等離子體使鞋業生產工藝發生了變革
廠家究竟該如何選擇橡塑保溫板呢？
【創亞】激光雕刻機的工作原理：