铂和钯上丙三醇电氧化研究进展:从反应机理到催化材料

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。

CO_(2)电还原反应中的基础问题及原位振动光谱的对策

近年来,全世界达成了减少温室气体排放、防止气候恶化的共识.二氧化碳电还原(CO_(2)RR)是利用可再生能源产生的电能将CO_(2)气体转化为高能量密度化学品的方案,可实现CO_(2)的有效利用和可再生能源的存储,是其实现碳循环的有效途径.CO_(2)RR过程涉及多个电子转移与质子耦合,该反应体系复杂,中间产物覆盖度低,因此长期以来有关其电催化机理研究是一个挑战性难题.同时,CO_(2)RR过程中催化剂结构演变、活性位点的识别、电解质的作用机制和吸附态CO角色等问题仍存在争议.原位振动光谱可用于监测界面上CO_(2)还原反应过程中催化剂结构演变、捕获弱吸附的中间产物,能够为理清反应机制和反应路径提供关键信息.本综述介绍了原位振动光谱包括红外、拉曼和和频光谱等对CO_(2)RR中关键基本问题的解决策略,主要包括:(1)揭示了不同电极上CO_(2)RR的反应中间体和反应路径;(2)探讨了CO在CO_(2)RR中的角色,包括CO的吸附构型、覆盖度以及作为分子探针的作用;(3)明确了催化剂(主要Cu基催化剂)的结构与组成对CO_(2)RR活性和选择性的影响;(4)讨论了CO_(2)RR过程阴、阳离子对界面局部电场和pH,以及反应中间体的影响.CO_(2)RR过程的复杂性为该领域的研究带来了更多的挑战和机遇,本文对原位振动光谱的未来发展和应用策略提出以下建议:(1)发展和应用能涵盖指纹区检测的高灵敏宽频红外光谱技术,获取更多更可靠的中间物种和产物信息;(2)耦合多种原位和在线谱学方法深入揭示CO_(2)还原催化剂构效关系;(3)发展和应用适合于膜电极体系的振动光谱技术,探索工况条件下的CO_(2)RR反应机制.

铂合金纳米立方块催化剂的氧还原反应活性比较（英文）

氧还原反应是质子交换膜燃料电池和金属-空气电池的重要反应.贵金属铂(Pt)与元素周期表中第一排的非贵过渡金属(M)形成铂合金催化剂(PtM)可以提高氧还原反应活性.但是,有关活性的提高有多大程度上是来自合金元素的贡献却仍然存在争议.为研究合金元素对PtM催化活性的影响,本工作合成了颗粒形状与合金元素含量相似的铂锰(PtMn)、铂铁(PtFe)、铂钴(PtCo)和铂镍(PtNi)纳米立方块催化剂,并考察了不同铂合金催化剂在酸性介质中的氧还原反应活性.选择制备立方块形状纳米颗粒催化剂进行比较,可以将颗粒表面结构对催化活性的影响降到最小.结果表明,氧还原反应活性与铂d-能带中心值曲线呈现火山形关系,其中PtCo纳米立方块催化剂的活性最高.本文所得到的实验结果与基于d-能带理论框架已知表面的密度泛函理论计算结果一致.