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ChemElectroChem:碱性电化学析氧反应催化剂的结构重构化学


当前,日益严峻的能源短缺问题促使人们寻求清洁、可持续的能源储存和转换系统。利用可再生能源产生的电能将水电解为高纯氢气是一种可持续的能源转换途径。限制电解水制氢效率的主要瓶颈来源于其阳极反应,即电化学析氧反应(OER)。设计、研发高活性的OER催化剂对提升整个电解水制氢系统的能量转化效率至关重要。传统的催化剂调控策略专注于调控“预-催化剂”的电子和几何结构。但是,在OER过程中,“预-催化剂”可能会发生结构重构转变为“真实-催化剂”,这严重阻碍了对真实活性中心的识别和对反应机理的研究。此外,结构重构会优化活性中心的数量和性质,从而对关键反应中间体的吸附行为产生重大影响,进而显著影响催化剂的性能。理解结构重构化学,对于理性设计高性能的OER催化剂至关重要。


中国科学技术大学鲍骏研究员团队近日发表综述文章,对OER过程中的催化剂结构重构化学进行了深入探讨。作者首先强调了催化剂结构重构的作用及重要性,包括调控活性位点的数量、诱导高性能活性位点形成和调控活性位点自旋态等。随后,作者系统的梳理了诱导催化剂结构重构的多种策略,包含离子调控策略、原位浸出策略以及自旋态调控策略。此外,作者还归纳了多种探测催化剂结构重构的原位表征技术,涵盖原位X射线吸收谱、同步辐射X射线荧光显微和原位电化学原子力显微。最后,作者就结构重构化学这一关键领域的未来研究方向进行了展望,从而为利用结构重构化学设计高性能OER催化剂指明了方向。



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图1. 碱性OER过程中的结构重构化学

文信息

Structural Reconstruction Chemistry for Alkaline Oxygen Evolution Catalysts

Dr. Peiyu Ma, Dr. Chuanyi Jia, Dr. Zhirong Zhang, Prof. Dr. Jun Bao


ChemElectroChem

DOI: 10.1002/celc.202400076



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