摘要
To realize a sustainable hydrogen energy infrastructure,techniques to produce hydrogen gas without involving fossil fuels are critical.It has been proposed in last century that producing hydrogen gas by splitting water could be a sustainable way because of plenty of water in this planet.
本文首先简单回顾了电解水的发展历史以及碱性和酸性条件下电解水的电极材料特点.对于碱性条件下的电解水,电极材料以过渡金属氧化物为主.近年来,人们对于过渡金属氧化物的析氧反应开展了大量的研究,特别关注钙钛矿、尖晶石、氧氢氧化物等催化剂.析氧反应条件苛刻,一些氧化物催化剂会发生表面重构,转化为过渡金属氧氢氧化物.因此,对这些氧化物来讲,真正的催化剂表面是一个氧氢氧化物的表面.另一方面,一些氧化物在析氧反应中表现出较强的稳定性,一般认为这些氧化物的表面不会发生重构,因而没有氧氢氧化物的生成.一些已知的基于氧化物结构的活性描述参数也对该观点提供了实验和理论支持.最后,本文提出尚待回答的一个问题:在析氧反应中是否所有的过渡金属氧化物都会发生表面重构而生成一个氧氢氧化物的表面?不管以上问题的答案是什么,该如何设计预催化剂实现重构后的高活性表面将成为未来关注的热点之一.
作者
Zhichuan J.Xu
徐梽川(School of Materials Science and Engineering, Nanyang Technological University;Energy Research Institute NTU, ERI N, Interdisciplinary Graduate School, Nanyang Technological University;Solar Fuels Lab, Nanyang Technological University;The Cambridge Centre for Advanced Research and Education in Singapore)
基金
supported by Singapore Ministry of Education Tier 2 (MOE2017-T2-1-009)
Singapore National Research Foundation under its Campus for Research Excellence And Technological Enterprise (CREATE) programme
Singapore Berkeley Research Initiative for Sustainable Energy (Sin Be RISE)
Cambridge Center for Carbon Reduction in Chemical Technology (C4T)
eCO2EP programmes
