通訊作者：劉建偉、江慧軍、俞書宏

通訊單位：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

成果一覽

?

日益增長的能源需求與化石燃料帶來的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，開發(fā)潔凈可持續(xù)的新能源已迫在眉睫。通過電化學(xué)催化水裂解、氧還原、CO2還原等反應(yīng)制備潔凈能源及有價值的化學(xué)品是環(huán)保有前景的技術(shù)之一。目前，提高電催化性能的策略主要通過改變電催化劑的熱力學(xué)性質(zhì)，如配位工程，電子耦合，應(yīng)變工程和集體效應(yīng)等來降低催化反應(yīng)的能壘。卻忽略了反應(yīng)物分子濃度對電催化劑動力學(xué)的調(diào)節(jié)。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的俞書宏教授、江慧軍特任研究員、劉建偉副教授團隊精心設(shè)計的具有周期性結(jié)構(gòu)納米催化劑，在定向微電場作用下可以加速反應(yīng)物分子從電解液體相到催化劑表面的擴散傳質(zhì)步驟，可以優(yōu)化動力學(xué)。在反應(yīng)過程中，施加定向微電場，調(diào)節(jié)催化劑表面反應(yīng)物通量，因此所有反應(yīng)物分子都得以充分利用，從而提高了電催化性能。

?

圖文導(dǎo)讀

圖1 有序和無序Pt NTs催化劑制備示意圖及定量

圖2 Pt NTs催化劑相貌結(jié)構(gòu)表征

圖3 Pt NTs催化劑電化學(xué)性能表征

?

圖4 Pt NTs催化過程示意圖及性能對比

圖5 微電場下催化劑及反應(yīng)物分子狀態(tài)

圖6 不同催化劑普適性研究

?

本文強調(diào)了有序納米結(jié)構(gòu)在調(diào)節(jié)催化動力學(xué)中的重要作用。與無序的催化劑相比，精心設(shè)計的有序納米催化劑在定向微電場可以調(diào)節(jié)反應(yīng)物的表面通量，使得所有反應(yīng)物分子充分用于反應(yīng)，從而能夠提高電催化性能。從反應(yīng)物濃度與催化劑相互作用入手，調(diào)節(jié)催化反應(yīng)動力學(xué)，為電催化劑的設(shè)計與催化反應(yīng)的高效進行提供新思路。

?

文獻鏈接

?

Ordered Nanostructure Enhances Electrocatalytic Performance by Directional Micro-Electric Field?(Journal of the American Chemical Society，2019，DOI: 10.1021/jacs.9b03617)

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.9b03617