Эффективная регуляция структуры и свойств гибридных перовскитов под давлением?

Репортер узнал из Университета науки и техники Китая, что исследовательская группа профессора Цзэн Цзе и доцента Чжоу Шимина из Хэфэйского национального исследовательского центра микромасштабной науки о материи и кафедры химической физики разработала универсальный метод получения одноатомных катализаторов путем электрохимического осаждения. Используя этот метод, исследователи успешно подготовили 34 вида одноатомных катализаторов, охватывающих различные переходные металлы и различные подложки. Соответствующие результаты были недавно опубликованы в Nature Communications.

Одноатомные катализаторы привлекли большое внимание в химических реакциях, таких как гидролиз, восстановление кислорода, гидрирование углекислого газа и конверсия метана из-за их максимального использования атомов и уникальной электронной структуры. Однако современные способы синтеза одноатомных катализаторов предъявляют относительно высокие требования к одиночным атомам и подложкам, и невозможно приготовить какие-либо металлические одноатомные катализаторы на любой подложке. Большое значение имеют адаптивные одноатомные методы синтеза.

Исследователи провели электрохимическое осаждение под электрохимической трехэлектродной системой, исследовали влияние условий осаждения на образование одиночных атомов и обнаружили, что при нагрузке на металл ниже определенного предела можно получить одиночные атомы; Затем происходит образование металлических кластеров или частиц, изменение, аналогичное процессу нуклеации в росте кристаллов в жидкой фазе. Чтобы доказать универсальность метода, исследователи успешно получили одноатомные катализаторы, покрывающие 3d, 4d и 5d металлы на подложках, таких как гидроксид кобальта, сульфид молибдена, оксид марганца и легированный азотом углерод, и подготовили После структурной характеристики одноатомного катализатора было установлено, что один и тот же одноатомный катализатор, полученный катодным и анодным осаждением, имеет разные электронные структуры, что обеспечивает возможность его применения в различных каталитических реакциях.

Экспериментальные результаты показывают, что некоторые катализаторы, полученные путем катодного осаждения, показывают отличные результаты в электрокаталитической реакции эволюции водорода. В то же время некоторые катализаторы, полученные анодным осаждением, также показали хорошие результаты в реакции электрокаталитической эволюции кислорода. Электрохимические испытания показывают, что система может достичь полной плотности тока гидролиза 10 мА/см2 с потенциалом всего 1,39 В, побив рекорд по самому низкому потенциалу в щелочных электролитах.

Этот универсальный подход не только вводит новую жизненную силу в область одноатомного катализа, но и дает новые идеи для систематического изучения взаимосвязи между структурой катализатора и производительностью в будущем.