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Opportunities and challenges of strain engineering for advanced electrocatalyst design 被引量:2
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作者 Qing-Man Liang Xinchang Wang +4 位作者 Xin-Wang Wan Long-Xing Lin Bi-Jun Geng Zhong-Qun Tian Yang Yang 《Nano Research》 SCIE EI CSCD 2023年第7期8655-8669,共15页
Electrocatalysis is becoming more and more important in energy conversion and storage due to rising energy demands,increasing carbon dioxide emissions,and impending climate change.The design and synthesis of high-perf... Electrocatalysis is becoming more and more important in energy conversion and storage due to rising energy demands,increasing carbon dioxide emissions,and impending climate change.The design and synthesis of high-performance electrocatalysts are the spotlights of electrocatalysis.Among many design methodologies reported,strain engineering has gained growing attention because it can change the atomic arrangement and lattice structure of electrocatalysts.However,strain engineering remains to be problematic in regulating the properties of electrocatalysts.This review discusses the strain effect tactics to regulate metal and non-metal electrocatalysts,including three sections focusing on strain categorization,strain regulation mechanism,and applications in electrocatalysis,respectively.Finally,the current challenges and an outlook of strain engineering are discussed. 展开更多
关键词 ELECTROCATALYSIS electrocatalyst design strain engineering categorization and mechanism applications in electrocatalysis
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CO_(2)electrolysis:Advances and challenges in electrocatalyst engineering and reactor design
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作者 Jiayi Lin Yixiao Zhang +1 位作者 Pengtao Xu Liwei Chen 《Materials Reports(Energy)》 2023年第2期82-102,I0003,共22页
Electrochemical reduction of CO_(2)(CO_(2)RR)coupled with renewable electrical energy is an attractive way of upgrading CO_(2)to value-added chemicals and closing the carbon cycle.However,CO_(2)RR electrocatalysts sti... Electrochemical reduction of CO_(2)(CO_(2)RR)coupled with renewable electrical energy is an attractive way of upgrading CO_(2)to value-added chemicals and closing the carbon cycle.However,CO_(2)RR electrocatalysts still suffer from high overpotential,and the complex reaction pathways of CO_(2)RR often lead to mixed products.Early research focuses on tuning the binding of reaction intermediates on electrocatalysts,and recent efforts have revealed that the design of electrolysis reactors is equally important for efficient and selective CO_(2)RR.In this review,we present an overview of recent advances and challenges toward achieving high activity and high selectivity in CO_(2)RR at ambient conditions,with a particular focus on the progress of CO_(2)RR electrocatalyst engineering and reactor design.Our discussion begins with three types of electrocatalysts for CO_(2)RR(noble metalbased,none-noble metal-based,and metal-free electrocatalysts),and then we examine systems-level strategies toward engineering specific components of the electrolyzer,including gas diffusion electrodes,electrolytes,and polymer electrolyte membranes.We close with future perspectives on catalyst development,in-situ/operando characterization,and electrolyzer performance evaluation in CO_(2)RR studies. 展开更多
关键词 Carbon dioxide utilization Carbon dioxide electrochemical reduction electrocatalyst design Electrolyzer design Gas diffusion electrodes Electrolyte effects Polymer electrolyte membranes
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碱性介质中电催化析氢反应催化剂设计策略与展望
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作者 白帆 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期737-744,共8页
基于电解水制氢的技术现状,分析了目前研究碱性电解水制氢的主要原因与难点,阐述了碱性电解水制氢催化剂的评价指标与设计趋势;对比了酸性和碱性电化学析氢反应机制的差异并梳理了催化剂的活性评价参数。由于碱性析氢反应机制的复杂性,... 基于电解水制氢的技术现状,分析了目前研究碱性电解水制氢的主要原因与难点,阐述了碱性电解水制氢催化剂的评价指标与设计趋势;对比了酸性和碱性电化学析氢反应机制的差异并梳理了催化剂的活性评价参数。由于碱性析氢反应机制的复杂性,评估电催化剂活性更需要综合各类基准测试进行判断。碱性析氢反应催化剂的设计关键在于降低水分子解离过程的影响,探讨了碱性析氢反应催化剂的设计趋势,包括构建双活性位点、调控电子结构、调控表界面等,通过平衡催化剂的H结合能与OH结合能,使反应各步骤都能快速进行。 展开更多
关键词 碱性电解水制氢 反应机理 电催化剂评价 催化剂设计
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Material design at nano and atomic scale for electrocatalytic CO2 reduction 被引量:3
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作者 Fengjiao Yu Penghui Wei +3 位作者 Yang Yang Yuhui Chen Limin Guo Zhangquan Peng 《Nano Materials Science》 CAS 2019年第1期60-69,共10页
Electrocatalytic CO2 reduction (ECR) into value-added chemicals offers potential solution for renewable energy as well as global carbon footprint concerns. In this review we introduce the general methods and metrics t... Electrocatalytic CO2 reduction (ECR) into value-added chemicals offers potential solution for renewable energy as well as global carbon footprint concerns. In this review we introduce the general methods and metrics that are commonly applied in ECR, followed by a discussion of current reaction mechanisms and different pathways. We highlight how size and structure of electrocatalysts affect ECR performance and review recent advances in metalfree and single-atom catalysts. The challenges of ECR are also discussed and optimistic perspectives are made for future work. 展开更多
关键词 CO2 ELECTROREDUCTION Material design electrocatalyst Cell CONFIGURATION
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酞菁镍分子结构的精确设计:优化电子和空间效应用于CO_(2)电还原
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作者 李静静 张锋伟 +5 位作者 詹新雨 郭河芳 张涵 昝文艳 孙振宇 张献明 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期117-126,共10页
大气中CO_(2)浓度的快速增加对气候变化和人类生存环境造成严重威胁,亟需开发新的方法与技术来捕获CO_(2)并将其转化为高附加值产品.传统的热催化技术通过选择性加氢和环加成等技术路线可将CO_(2)转化为低碳烷烃、醇类和碳酸二甲酯等化... 大气中CO_(2)浓度的快速增加对气候变化和人类生存环境造成严重威胁,亟需开发新的方法与技术来捕获CO_(2)并将其转化为高附加值产品.传统的热催化技术通过选择性加氢和环加成等技术路线可将CO_(2)转化为低碳烷烃、醇类和碳酸二甲酯等化工品.与之相比,洁净的催化技术如CO_(2)电还原(CO_(2)RR)具有反应条件温和、操作简单、能量利用率高和产品类型可控等特点而备受关注.将CO_(2)电还原为各种气体或液体产物是CO_(2)转化的理想策略,具有广阔的应用前景.然而,实现CO_(2)的高效电还原需要克服以下瓶颈,包括CO_(2)还原的电位过高、产物选择性差和竞争性析氢反应严重等问题.为了在低过电位、高选择性、高稳定性和大电流密度下进行CO_(2)RR,人们研究了不同类型的杂化纳米催化剂,包括无金属碳材料,金属/金属氧化物和金属硫化物电催化剂等.最近研究人员报道了CoPc(NH_(2))_(4)和CoPc(CN)_(8)分子催化剂并应用于CO_(2)RR,但缺乏对取代基的位阻分布和电子推拉效应对CO_(2)RR性能影响的相关研究.因此,开发具有特定官能团取代基和明确结构的新型分子基催化剂,进而深入研究其对CO_(2)RR的影响显得极为重要.本文通过两步合成策略构建了一系列具有不同官能团和位置取代的酞菁镍(NiPc)分子衍生物(α-NO_(2),α-NH_(2),β-NO_(2)和β-NH_(2)).将这些NiPc分子衍生物通过简单的机械混合固定在氧化碳纳米管(CNTs)表面,得到分子级分散的电催化剂(MDEs).深入探讨了NiPc基分子催化剂的几何效应和电子效应对CO_(2)RR催化性能的影响规律,从根本上了解CO_(2)RR的活化路径、反应机理和构效关系.结果表明,NiPc(α-NO_(2))_(4)/CNTs催化剂对CO_(2)RR具有最佳的催化性能,在相对可逆电压-1.0V时电流密度为7.01 mA cm^(-2)和FECO为99%,在宽电势范围-0.7~-1.2 V,FECO超过91.1%,与密度泛函理论计算结果一致,表明NiPc(α-NO_(2))_(4)/CNTs吸电子和邻位取代-NO_(2)是CO_(2)RR生产CO最合适的催化剂.通过红外谱图证实了具有不同空间取代基团的NiPc衍生物的成功制备.透射电镜结果表明,碳纳米管载体具有均匀的管状结构.球差电镜显示有大量的亮点,说明金属Ni以单原子的形式存在,结合同步辐射结果表明Ni的价态在0和+2之间,进一步证明Ni物种是原子分散的,并且与N原子配位.NiPc/CNTs的高分辨率N 1s XPS谱可以分峰为吡啶N(398.5 eV)和Ni-N(399.6 eV).相比之下,NiPc(α-NO_(2))_(4)/CNTs中的Ni-N(400.9eV)的结合能高于NiPc/CNTs,而NiPc(α-NH_(2))_(4)/CNTs中的Ni-N(399.4 eV)结合能低于NiPc/CNTs.NiPc/CNTs的Ni 2p XPS谱包括以872.3和854.9 eV为中心的两个峰,分别对应于Ni2_(p1/2)和Ni 2_(p3/2).Ni 2p在NiPc(α-NO_(2))_(4)/CNTs(Ni 2_(p1/2)873.3 eV和Ni 2p3/2855.9 eV)中的结合能高于NiPc/CNTs.结果表明,吸电子的-N0_(2)基团从Ni-N_(4)活性位点得到电子,从而使结合能转移到更高的位置.反之,NiPc(α-NH_(2))_(4)/CNTs(Ni 2_(p1/2)872.2eV和Ni 2_(p3/2)854.1 eV)的结合能低于NiPc/CNTs的,表明供电子基团使结合能向较低的位置移动.此外,通过Mulliken电荷分析,计算了不同NiPc基分子催化剂中Ni原子与邻近原子之间的电荷转移,与NiPc分子基团的推拉电子效应和外围取代基的空间位置密切相关.电催化结果表明,NiPc(α-NO_(2))_(4)/CNTs的FECO在-1.0 V时最大,为99.0%,这与计算结果α-NO_(2)取代的NiPc可以使*COOH形成的能垒最小,显著提高了CO_(2)RR性能结果一致.综上,本研究在分子水平上为精准设计和制备具有较好的CO_(2)RR催化活性和选择性的电催化剂提供参考. 展开更多
关键词 二氧化碳还原 精准设计 电催化剂 酞菁镍
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Formic acid electro-oxidation:Mechanism and electrocatalysts design
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作者 Tongtong Yang Shuai Hou +3 位作者 Jiaojiao Xing Changpeng Liu Junjie Ge Wei Xing 《Nano Research》 SCIE EI CSCD 2023年第3期3607-3621,共15页
As a model reaction for the electrooxidation of many small organic molecules,formic acid electrooxidation(FAEO)has aroused wide concern.The promises of direct formic acid fuel cells(DFAFC)in application further streng... As a model reaction for the electrooxidation of many small organic molecules,formic acid electrooxidation(FAEO)has aroused wide concern.The promises of direct formic acid fuel cells(DFAFC)in application further strengthen people’s attention to the related research.However,despite decades of study,the FAEO mechanism is still under debate due to the multi-electron and multi-pathway nature of the catalytic process.In this review,the progresses towards understanding the FAEO mechanism along with the developed methodology(electrochemistry,in-situ spectroscopy,and theoretical calculation and simulation)are summarized.We especially focused on the construction of anti-poisoning catalysts system based on understanding of the catalytic mechanism,with anti-poisoning catalyst design being systemically summarized.Finally,we provide a brief summarization for current challenges and future prospects towards FAEO study. 展开更多
关键词 formic acid electrooxidation MECHANISM anti-poisoning METHODOLOGY in-situ technique electrocatalysts design
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基于多孔碳制备铌氧化物/碳负载铂氧还原电催化剂的实验设计
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作者 殷洁炜 李琳 《上海师范大学学报(自然科学版中英文)》 2023年第6期720-726,共7页
利用多孔碳(C)的限域作用制备了铌(Nb)氧化物-碳复合载体负载铂(Pt)作为氧还原反应电催化剂.该实验在多孔碳中形成铌氧化物和单质铜(Cu)的混合物(NbO_(x)C@Cu),并以此作为载体,通过金属铜置换铂离子最终形成多孔碳/铌氧化物负载铂催化剂... 利用多孔碳(C)的限域作用制备了铌(Nb)氧化物-碳复合载体负载铂(Pt)作为氧还原反应电催化剂.该实验在多孔碳中形成铌氧化物和单质铜(Cu)的混合物(NbO_(x)C@Cu),并以此作为载体,通过金属铜置换铂离子最终形成多孔碳/铌氧化物负载铂催化剂(NbO_(x)C@Pt),并进一步探究了该催化剂对氧还原反应的催化性能.结果表明:所制备的NbO_(x)C@Pt催化剂表现出优异的氧还原性能,其半波电位为878 mV,比活性为0.49 m·A·cm^(-2),明显高于商业Pt/C催化剂.此外,该实验还发现在氢氩混合气中预处理样品可以明显提高催化剂的稳定性.该实验将新型结构的多孔碳/铌氧化物作为载体应用到电化学实验教学中,能开拓学生对电催化基础材料科学的认知. 展开更多
关键词 氧还原反应 限域效应 铂(Pt)基电催化剂 实验设计 稳定性
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NiFeS_(x)/NF纳米片的制备及电解水性能研究综合教学实验设计
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作者 武兰兰 刘桂华 杜晓航 《广州化工》 CAS 2023年第3期280-283,286,共5页
为了开阔学生的科学视野,加深学生对于催化剂以及电催化反应的理解,本文设计了在泡沫镍(NF)上原位生长硫化镍铁(NiFeS_(x)/NF)纳米片的实验,研究了硫化镍铁结构与电解水性能之间的关系。结果表明,NiFeS_(x)/NF可以作为一种高性能的析氢... 为了开阔学生的科学视野,加深学生对于催化剂以及电催化反应的理解,本文设计了在泡沫镍(NF)上原位生长硫化镍铁(NiFeS_(x)/NF)纳米片的实验,研究了硫化镍铁结构与电解水性能之间的关系。结果表明,NiFeS_(x)/NF可以作为一种高性能的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)双功能电催化剂,具有优异的催化活性和稳定性。该实验将科研工作与学生实验教学相结合,培养了学生的科学精神、创新思维意识和创新能力,激发了学生的科研兴趣。 展开更多
关键词 硫化镍铁 电解水 双功能电催化剂 综合实验设计
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复合型反蛋白石结构制备及电催化氧还原研究——一个研究型综合实验设计
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作者 杜晓航 李敬德 刘桂华 《广州化工》 CAS 2023年第4期279-281,共3页
设计了一个与科研工作紧密相关的综合性实验。通过硬模板法和催化自生长法制备含钴碳纳米管原位嵌入的复合型反蛋白石结构,利用SEM、TEM、XRD、XPS等对催化剂的形貌结构进行表征,并采用线性扫描伏安、塔菲尔曲线等手段对其氧还原电催化... 设计了一个与科研工作紧密相关的综合性实验。通过硬模板法和催化自生长法制备含钴碳纳米管原位嵌入的复合型反蛋白石结构,利用SEM、TEM、XRD、XPS等对催化剂的形貌结构进行表征,并采用线性扫描伏安、塔菲尔曲线等手段对其氧还原电催化活性进行评价。本实验的开展及文献调研,将提高学生对电催化相关新能源材料与设备的认识,发展学生对组分-结构-性能关系的科学思维与认知。 展开更多
关键词 综合实验设计 氧还原电催化剂 模板法 反蛋白石结构 线性扫描伏安
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预嵌锂硬碳和软碳用于锂离子电容器负极的比较研究(英文) 被引量:5
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作者 李钊 孙现众 +3 位作者 刘文杰 张熊 王凯 马衍伟 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期122-136,共15页
锂离子电容器是一种应用前景广阔的电化学储能器件.目前,活性炭作为锂离子电容器正极被广泛使用.然而,锂离子电容器负极却有多种不同选择,如硬碳和软碳等碳材料.本文使用两种具有不同结构和电化学特性的硬碳和软碳材料作为锂离子电容器... 锂离子电容器是一种应用前景广阔的电化学储能器件.目前,活性炭作为锂离子电容器正极被广泛使用.然而,锂离子电容器负极却有多种不同选择,如硬碳和软碳等碳材料.本文使用两种具有不同结构和电化学特性的硬碳和软碳材料作为锂离子电容器负极,进行了对比研究.研究表明,软碳相比于硬碳有更好的电子导电性和更高的可逆容量.通过在电流范围0.1~12 A·g^(-1)下进行充放电测试,分别研究了两种碳基电极在不同涂覆厚度下的倍率性能.结果显示,硬碳电极在大电流下有更好的倍率特性.然后,以活性炭为正极,预嵌锂的硬碳和软碳为负极,锂片为锂源和参比电极,分别组装了三电极软包锂离子电容器.根据三电极充放电测试,分别研究了不同预嵌锂量的硬碳和软碳所组装的锂离子电容器的电化学性能.结果表明,合适的负极预嵌锂容量可以提升锂电容的能量密度、功率密度和循环稳定性.最后,大容量硬碳和软碳基软包锂离子电容器被分别组装,软碳基锂电容实现了最高的能量密度21.2 Wh·kg^(-1)(基于整个器件质量),硬碳基锂电容实现最高的功率密度5.1 kW·kg^(-1). 展开更多
关键词 锂离子电容器 硬碳 软碳 预嵌锂 软包电容器
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高性能析氧电催化剂的设计策略(英文) 被引量:1
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作者 唐堂 江文杰 +1 位作者 牛帅 胡劲松 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期409-426,共18页
电催化水分解反应是可以实现规模化制取氢气的一种重要绿色无污染的手段,但是其效率极大地受制于阳极析氧反应.因此,发展廉价、高效的析氧反应催化剂是当下的研究热点.通过分析决定析氧反应催化活性的因素,本综述总结了低成本、高效、... 电催化水分解反应是可以实现规模化制取氢气的一种重要绿色无污染的手段,但是其效率极大地受制于阳极析氧反应.因此,发展廉价、高效的析氧反应催化剂是当下的研究热点.通过分析决定析氧反应催化活性的因素,本综述总结了低成本、高效、稳定的析氧电催化剂的一些通用设计与制备策略,包括:1)通过电子结构调控、结晶度调控、相调控、缺陷位调控以及自旋态调控提升单个催化活性位点的本征催化活性;2)设计与构筑先进电极结构,以实现活性位点数量最大化,获得大电流下稳定的电极材料.进而,选取了一些具有代表性的高效析氧催化剂作为例子来阐述这些策略的实用性.最后,对高效、可在大电流密度下稳定工作的析氧催化剂的理性设计、可控制备和发展方向提出了展望,以期为新型高性能析氧催化剂的设计提供指导. 展开更多
关键词 析氧反应 电解水 电催化剂 设计策略 制氢
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利用机器学习靶向设计先进电催化剂 被引量:1
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作者 陈乐添 张旭 +3 位作者 陈安 姚赛 胡绪 周震 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第1期11-32,共22页
随着能源需求增长与化石燃料资源枯竭之间的矛盾日益突出,以及石油、天然气等不可再生资源的燃烧带来的环境问题和全球变暖,清洁可再生能源越来越受到人们的重视.因此,包括能源转换和可逆能源使用等的可持续发展技术受到广泛关注.其中,... 随着能源需求增长与化石燃料资源枯竭之间的矛盾日益突出,以及石油、天然气等不可再生资源的燃烧带来的环境问题和全球变暖,清洁可再生能源越来越受到人们的重视.因此,包括能源转换和可逆能源使用等的可持续发展技术受到广泛关注.其中,电催化被认为是清洁能源转化的重要方法.目前,电催化反应的催化剂仍以贵金属为主.但贵金属昂贵的价格极大地限制了其使用,因此,开发廉价高效的电催化剂取代贵金属成为当务之急.传统的“试错法”费时费力且成本较高.近年来,随着超级计算机和计算理论的快速发展,密度泛函理论(DFT)和高通量计算可以指导材料的设计.尽管如此,要从巨大的化学空间中筛选出先进的电催化剂,使清洁能源技术得以广泛普及,仍是一个难题.幸运的是,跨学科融合及机器学习算法的发展为电催化剂的靶向设计注入新的动力.机器学习已经能够以接近DFT的计算精度模拟电化学过程.本文概述了机器学习方法在指导先进电催化剂的靶向设计中的应用,包括结构、热力学和动力学性质的推测、简单真空环境下的近似能量预测和考虑显式溶剂分子的复杂带电界面的模拟.除了基于机器学习的直接预测外,还介绍了通过拟合势能面或构造力场的方法来模拟催化反应中的动力学过程.在已有研究的基础上,展望了机器学习在固液界面模拟中的应用前景.本文提出的集成的机器学习模型有望有效地应用于恒电位下电催化界面的模拟,同时,用机器学习方法研究电化学过程将进一步推动高效电催化剂的靶向设计. 展开更多
关键词 电催化剂 机器学习 靶向设计 热力学性质 动力学势垒
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铂和钯上丙三醇电氧化研究进展:从反应机理到催化材料 被引量:3
13
作者 张伟艺 马宪印 +1 位作者 邹受忠 蔡文斌 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期233-256,共24页
生物柴油工业的蓬勃发展带来大量副产品丙三醇(甘油),因此如何将甘油转化为高附加值产品具有重要的研究价值。在各种方法中,电催化氧化由于其条件温和、环境友好和高效率而备受关注。然而,甘油的电氧化非常复杂,涉及许多反应途径和多个... 生物柴油工业的蓬勃发展带来大量副产品丙三醇(甘油),因此如何将甘油转化为高附加值产品具有重要的研究价值。在各种方法中,电催化氧化由于其条件温和、环境友好和高效率而备受关注。然而,甘油的电氧化非常复杂,涉及许多反应途径和多个电子和质子转移过程,如何合理设计对目标产物具有高选择性的催化剂是很大的挑战。在本文中,我们主要概述了铂和钯基催化剂上甘油电氧化研究的最新进展。我们首先总结了基于原位和在线谱学研究以及理论计算获得的影响其电催化活性和选择性的因素。然后,选择代表性文献来说明这些因素如何应用于研制高效甘油电氧化催化剂。最后,提出了未来研究中要解决的关键问题。 展开更多
关键词 丙三醇电氧化 甘油电氧化 电合成 电催化机理 电催化剂理性设计
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甘油电催化氧化的研究进展:催化剂、机理和应用
14
作者 吴建祥 杨雪晶 龚鸣 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第12期2966-2986,共21页
甘油(丙三醇)是一种重要的生物质基平台分子,也是生物柴油制备过程中产生的副产物.单纯将粗甘油经分离、提纯制取精制甘油存在成本高和用途单一的缺点,开发高效的粗甘油转化方法可以提升其附加值,进而提高资源利用率和延伸生物质基材料... 甘油(丙三醇)是一种重要的生物质基平台分子,也是生物柴油制备过程中产生的副产物.单纯将粗甘油经分离、提纯制取精制甘油存在成本高和用途单一的缺点,开发高效的粗甘油转化方法可以提升其附加值,进而提高资源利用率和延伸生物质基材料产业链.甘油是生物质基平台分子中氢含量最高的分子之一,可通过氧化还原、脱水等过程形成多种含碳短链能源化学品.与传统的热催化相比,电催化不仅能在温和的条件下实现粗甘油的选择性转化,还可使其与阴极发生耦合反应,生成氢气.然而,甘油的电催化氧化微观机制复杂,涉及诸多反应途径及多个电子和质子转移过程,如何合理设计可高选择性地催化生成目标产物的催化剂是实现生物甘油高效转化的关键.本文以甘油电催化氧化产物的选择性调控为核心,总结了甘油电催化氧化(GOR)中催化剂设计和机理研究领域的最新进展,旨在阐述GOR过程及催化剂的构效关系,并为今后设计开发高效GOR催化剂提供参考.首先,结合原位分析和理论计算等领域的研究结果,系统地总结了GOR过程中电位、催化剂结构和组成以及电解质对催化剂性能的影响,阐述了反应过程中的催化机理.针对GOR活性较高时,甘油容易强吸附在催化剂表面形成中间体进而毒化催化剂的现象,介绍了通过金属原子吸附、形成合金或界面修饰等方法在催化剂中引入金属或金属氧化物,并考察催化剂活性中心、甘油吸附构型、电子效应以及电子结构等对产物分布的影响.目前,有关GOR催化剂构效关系的研究主要集中在贵金属催化剂上;为推进生物甘油转化的实际应用,未来应致力于研究如何开发价格低廉的非贵金属催化剂,特别是应用于甘油电重整制氢和甘油燃料电池等领域的催化剂.已报道的非贵金属催化剂虽然有较好的稳定性,但其通常表现出较高的过电位,并且催化甘油生成的主要产物为低价值产物(碳酸盐,草酸盐和甲酸盐等).综上,未来可以利用先进的合成方法、表征技术和理论计算手段,在分子水平充分、深入地认识甘油氧化的途径,进而合理地设计开发出低成本、高性能、抗中毒的电催化剂,为实现粗甘油电催化氧制氢或转化为高附加值化学品的实际应用提供借鉴. 展开更多
关键词 甘油电氧化 反应机理 催化剂设计 实际应用 生物质转化
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非周期性原子排列实现电化学氮还原和析氧反应性能的增强
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作者 焦世龙 付现伟 +2 位作者 阮双琛 曾昱嘉 黄宏文 《Science China Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第1期147-154,共8页
制备低成本的高效电催化剂是缓解目前面临的环境能源危机的重要方式.通过无定型化和构建异质结构可以有效地改变催化剂的电子结构,从而实现电催化性能的稳步提升.但是对于两者之间协同作用的研究则相对较少.在本文中,我们构建了富含异... 制备低成本的高效电催化剂是缓解目前面临的环境能源危机的重要方式.通过无定型化和构建异质结构可以有效地改变催化剂的电子结构,从而实现电催化性能的稳步提升.但是对于两者之间协同作用的研究则相对较少.在本文中,我们构建了富含异质结构的无定型FeMo基(a-FeMo)电催化剂,并系统评估了该催化剂的氮气还原和析氧反应性能.得益于无定型结构引起的活性位点数目的增多和异质结构引发的电子的重新分布,a-FeMo催化剂表现出优异的电化学催化性能.在-0.1 V vs.RHE的电势下,a-FeMo催化剂表现出29.15%的法拉第效率和71.78μg_(NH_(3)) mg_(cat.)^(-1) h^(-1)的氨气产率.这为合理设计具有低成本优势、高活性和长时间稳定性的优异催化剂提供了有益的参考. 展开更多
关键词 电化学催化 非周期性 异质结构 电催化剂 析氧反应 原子排列 能源危机 系统评估
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