邵宗平Small Science:水氧化电催化剂的合理设计:晶体还是非晶结构?
雨辰 雨辰 2021-05-31

结晶、非晶和结晶-非晶材料已成为有前景的水分解制氢技术中瓶颈析氧反应(OER)的三种重要电极材料。随着原位/非原位表征技术的快速发展,通过对催化剂在OER过程中/后的结构-活性/稳定性关系的研究,加深了对电催化剂活性位的认识。

有鉴于此,南京工业大学邵宗平教授等人,系统分析了OER过程/之后初始晶型、非晶型和晶型-非晶型材料变化的原因,并探讨了这些变化对催化剂活性和稳定性的影响,以期为今后OER催化剂的设计提供指导。

本文要点

1根据最近的代表性研究,系统地讨论了初始结晶、非晶和晶态-非晶材料在OER过程/之后不同行为的起源。此外,还建立了三种候选材料在OER期间和之后的物理化学性质与其OER性能之间的可能关系。

2然而,对于三种典型的催化剂,仍然存在一些问题,需要进一步研究,例如:(i)对于具有良好OER稳定性的稳定晶体结构,一个有待解决的问题是如何设计最佳的初始状态或引入有效的策略来突破其活性瓶颈;(ii) OER预催化剂上的表面重构/非晶化行为是否会终止,以及潜在的终止机制是什么;(iii)由于OER期间/之后的非晶相通常是具有可溶性的低导电性氢氧化物,因此,如何设计具有显著OER稳定性的导电和耐溶液的非晶结构;(iv) 相对于其他两种类型的材料,相对较新的结晶-非晶材料体系的发展仍然滞后,因此,应更多地致力于寻找可控且简便的合成方法以及了解 OER 期间/之后的材料行为。(v)此外,开发原位/实时的先进表征技术是深入了解反应过程中这三种典型催化剂表面行为和机制的关键。

参考文献:

Daqin Guan et al. Rational Design of Superior Electrocatalysts for Water Oxidation: Crystalline or Amorphous Structure? Small Science, 2021.

DOI: 10.1002/smsc.202100030

https://doi.org/10.1002/smsc.202100030


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催化;燃料电池;多孔炭材料;炭气凝胶;隔热

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