国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

1. Angew.: 在氧化物團(tuán)簇上形成原子分散Pt，用于超低溫鋅-空氣電池

催化頂刊集錦：Angew.、Nat. Commun.、ACS Catalysis、ACS Energy Letters等

鋅-空氣電池(ZABs)由于其理論能量密度高、安全性高、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在電子器件中受到了廣泛的關(guān)注。為了更好地?cái)U(kuò)展其應(yīng)用，ZABs需要在零度以下工作，但這會(huì)導(dǎo)致ZAB的電化學(xué)性能產(chǎn)生嚴(yán)重惡化，因?yàn)樵谶@種惡劣的條件下，離子電導(dǎo)率和催化動(dòng)力學(xué)將會(huì)非常緩慢。為了在ZABs系統(tǒng)中獲得較高的電化學(xué)性能，調(diào)節(jié)放電過程中陰極上的氧還原反應(yīng)(ORR)性能至關(guān)重要。近日，清華大學(xué)李亞棟和深圳大學(xué)王進(jìn)等以ZIF-8衍生的氮摻雜碳(CN)為催化劑載體，采用電脈沖方法一步獲得在小FeO_x團(tuán)簇上原子分散的Pt(Pt₁-FeO_x/CN)。

這種簡單的方法可以推廣到在許多氧化物團(tuán)簇上合成原子分散的Pt，包括Pt₁-FeO_x/CN、Pt₁-MnO_x/CN、Pt₁-CoO_x/CN和Pt1-SnOx/CN。電催化性能測試結(jié)果顯示，在電催化ORR過程中，Pt₁-FeO_x/CN催化劑表現(xiàn)出非常高的半波電位(0.94 V)；在堿性介質(zhì)中連續(xù)測試12 h后，仍保持了初始電流密度的98%，而原子分散的Pt₁-Fe₂O₃/CN在大Fe₂O₃納米顆粒(~15 nm)上的催化性能很差。

與Pt₁-Fe₂O₃/CN相比，Pt₁-FeO_x/CN的Pt-O鍵距離和配位數(shù)分別降低了2.5%和20.4%，由于FeO_x對Pt-O鍵的調(diào)控，在Pt₁-FeO_x/CN上獲得了最佳的OH*吸附強(qiáng)度。更重要的是，Pt₁-FeO_x/CN獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和高催化性能使得組裝的鋅-空氣電池在超低溫度(-40°C)下具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，表現(xiàn)出45.1 mW cm^-2的峰值功率密度，并在120 h內(nèi)具有顯著的循環(huán)穩(wěn)定性。綜上，這項(xiàng)工作突出了原子分散的Pt在小氧化物團(tuán)簇上(具有可調(diào)Pt-O鍵)的電催化巨大潛力，這也為設(shè)計(jì)高效的單原子ORR催化劑提供了指導(dǎo)。

Electrical Pulse Induced One-step Formation of Atomically Dispersed Pt on Oxide Clusters for Ultra-Low-Temperature Zinc-Air Battery. Angewandte Chemie International Edition, 2022. DOI: 10.1002/anie.202213366

2. Angew.: 增加鄰近Pd原子間的距離，提高加氫反應(yīng)中的選擇性

合理設(shè)計(jì)復(fù)雜的催化系統(tǒng)，包括對目標(biāo)反應(yīng)途徑的連串-平行反應(yīng)，需要全面了解位點(diǎn)-距離主導(dǎo)的途徑(例如乙炔半氫化反應(yīng))。在乙炔加氫過程中，催化劑表面也可能發(fā)生C₂物種的偶聯(lián)，從而導(dǎo)致1,3-丁二烯的形成。然而對1,3-丁二烯的形成細(xì)節(jié)，特別是相應(yīng)的反應(yīng)機(jī)制了解不夠清楚阻礙了對乙炔氫化過程中位點(diǎn)距離主導(dǎo)途徑的理解。

基于此，華東理工大學(xué)段學(xué)志和曹約強(qiáng)等通過利用不同Pd/In比的Pd-In金屬間化合物作為模型催化劑，對乙炔氫化過程中原子位點(diǎn)調(diào)控的連串-平行反應(yīng)途徑進(jìn)行了概念驗(yàn)證研究。理論計(jì)算表明，相鄰的Pd活性位點(diǎn)(即d_Pd-a-Pd)之間的距離是形成乙烯和形成1,3-丁二烯的競爭途徑之間能壘差異的結(jié)構(gòu)描述符。更重要的是，增加d_Pd-a-Pd促進(jìn)了乙烯的解吸和C₂H₃*過渡態(tài)不穩(wěn)定，這可以促進(jìn)乙烯的形成并抑制形成1,3-丁二烯。

實(shí)驗(yàn)合成Pd催化劑具有增加d_Pd-a-Pd展示出顯著提高乙烯選擇性和穩(wěn)定性；通過光譜，動(dòng)力學(xué)研究和電子結(jié)構(gòu)分析，同時(shí)實(shí)現(xiàn)Pd 4d與In 2s-p軌道，特別是Pd 4d與In 2p軌道的能量匹配和適當(dāng)?shù)碾s化。此外，d_Pd-a-Pd增加的Pd催化劑也成功地?cái)U(kuò)展到Pd催化的丙炔半氫化，這表明所報(bào)道的策略可能具有普遍性。

Increasing the Distance of Adjacent Palladium Atoms for Configuration Matching in Selective Hydrogenation. Angewandte Chemie International Edition, 2022. DOI: 10.1002/anie.202215225

3. Nat. Commun.: 單原子錨定異質(zhì)結(jié)構(gòu)催化劑，實(shí)現(xiàn)超穩(wěn)態(tài)析氫

通過有效的方法來生產(chǎn)綠色氫能是實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵。具有單金屬原子分散的異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料是制氫的理想材料。然而，大規(guī)模制備穩(wěn)定性高、成本低、使用方便的單原子錨定異質(zhì)結(jié)構(gòu)催化劑仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)?；诖?，香港城市大學(xué)呂堅(jiān)、李揚(yáng)揚(yáng)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)孫李剛等通過對自組裝-無機(jī)配位FePMoG納米片的低溫磷化，設(shè)計(jì)了一種由多孔Fe/SAs@Mo HNSs組成的高效HER電催化劑。

在磷化過程中，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度和時(shí)間，能夠改變由FePMoG納米片衍生的異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米片的孔隙率和異質(zhì)界面。歸功于Fe/SAs@Mo HNS優(yōu)化的電子結(jié)構(gòu)、富集的界面和邊界相、大的活性表面積和孔隙率以及它們單個(gè)分散原子和異質(zhì)結(jié)構(gòu)的協(xié)同效應(yīng)，所制備的Fe/SAs@Mo HNS在10 mA cm^-2電流密度下具有38.5 mV的低過電位，Tafel斜率為35.6 mV dec^-1，并且在200 mA cm^-2下連續(xù)運(yùn)行600小時(shí)以上的電位增加可以忽略不計(jì)。

根據(jù)密度泛函理論(DFT)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，F(xiàn)e/SAs@Mo HNSs具有優(yōu)異性能的主要原因有以下幾個(gè)方面：1.Fe/SAs@Mo HNSs異質(zhì)結(jié)界面導(dǎo)致優(yōu)化的電子結(jié)構(gòu)和H*吸附能，提高了它們的固有電催化活性；2.單原子分散的Fe位點(diǎn)有利于H₂O的高效吸附和解離，促進(jìn)了質(zhì)子轉(zhuǎn)移，加速了HER性能；3.Fe/SAs@Mo HNSs獨(dú)特的二維多孔結(jié)構(gòu)和層次結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)內(nèi)的有效傳質(zhì)和活性中心暴露，從而提高了其電催化活性。

Two-dimensional Mineral Hydrogel-derived Single Atoms-anchored Heterostructures for Ultrastable Hydrogen Evolution. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-33725-8

4. Nat. Commun.: 促進(jìn)中性水分解產(chǎn)氫，界面水不可忽視！

中性條件下的電化學(xué)水分解預(yù)計(jì)將在“綠色氫經(jīng)濟(jì)”的長期發(fā)展中發(fā)揮重要作用。然而，作為水分解系統(tǒng)的中心組分，析氫反應(yīng)電催化劑盡管在中性和堿性條件下析氫反應(yīng)經(jīng)歷了相同的反應(yīng)路徑，但在中性介質(zhì)中的表現(xiàn)通常不如在堿性介質(zhì)中有效。對于中性和堿性HER，H₂O是質(zhì)子的主要來源，隨著pH值的增加，界面處氫鍵水層的靈活性降低，這阻礙了中間體穿透界面水層擴(kuò)散到溶液中，從而抑制了表面活性位點(diǎn)的再生；在堿性介質(zhì)中，非特異性吸附的OH^–可以促進(jìn)中間體通過界面水層，然而在中性介質(zhì)中OH^–幾乎不存在，因此中間體很難擴(kuò)散到整體溶液中。

為了驗(yàn)證界面水在中性HER中的關(guān)鍵作用，清華大學(xué)陳晨和新疆大學(xué)吳雪巖等運(yùn)用密度函數(shù)理論(DFT)計(jì)算來評估使用RuNC作為界面水研究平臺(tái)的合理性，并進(jìn)行從頭算分子動(dòng)力學(xué)(AIMD)計(jì)算來評估使用RuSe_x來調(diào)節(jié)界面水的可行性。研究發(fā)現(xiàn)，在中性介質(zhì)中，界面水分子通過比酸性介質(zhì)和堿性介質(zhì)中更多的氫鍵相互連接，從而抑制了電極/電解質(zhì)界面上H₂O*/OH*的遷移；RuSe_x可以通過界面區(qū)域的無序氫鍵網(wǎng)絡(luò)加速H₂O*/OH*運(yùn)輸，從而增加RuNC附近的可用H₂O*的數(shù)量，增強(qiáng)中性HER的活性。

優(yōu)化后的催化劑RuSe_x-RuNC可以在低至29 mV的過電位下提供10 mA cm^-2的電流密度；用RuSe_x-RuNC組裝的中性水電解裝置在10 mA cm^-2的電流密度下僅需1.86 V的電池電壓，并在100 mA cm^-2的較大電流密度下連續(xù)運(yùn)行40 h而沒有發(fā)生明顯的性能下降，性能遠(yuǎn)優(yōu)于基準(zhǔn)商業(yè)Pt/C+Ir/C基MEA?？偟膩碚f，該項(xiàng)工作闡明了如何協(xié)同單原子和團(tuán)簇化合物在分子水平上促進(jìn)界面電催化，這為設(shè)計(jì)和制備高效的中性電化學(xué)水分解催化劑打下了基礎(chǔ)。

Interfacial Water Engineering Boosts Neutral Water Reduction. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-33984-5

5. ACS Catal.: 電子態(tài)調(diào)制抑制S溶解，提高SnS對CO₂電還原活性

雜原子摻雜可以通過調(diào)節(jié)電子態(tài)來促進(jìn)效能。然而，闡明特定金屬硫化物電子態(tài)的作用并同時(shí)增強(qiáng) CO2電還原反應(yīng)(CO2RR)穩(wěn)定性的研究還很少見。SnS 以其生產(chǎn) HCOOH 的能力而聞名，然而，它的長期運(yùn)行穩(wěn)定性受到硫溶解的限制?；诖?，天津大學(xué)鄧意達(dá)、韓曉鵬和王嘉駿等采用水熱和煅燒相結(jié)合的方法制備了碳包覆的SnS微花，然后通過用雜原子In和Ag取代Sn位點(diǎn)來調(diào)節(jié)電子態(tài)(In-SnS/C和Ag-SnS/C)。

原位拉曼光譜學(xué)結(jié)合密度泛函理論(DFT)計(jì)算證實(shí)，引入In雜原子有助于In/Sn和S之間更高的電子雜化，S金屬的鍵合強(qiáng)度顯著提高，S的溶解得到有效緩解，從而提高了催化劑的穩(wěn)定性。同時(shí)，電子態(tài)的調(diào)制促進(jìn)了催化劑表面對CO₂和OCHO中間體的吸附，使In-SnS/C的CO₂RR活性得到提高。

受益于雜原子調(diào)制的電子態(tài)，In-SnS/C在50 h內(nèi)實(shí)現(xiàn)了96.6%的CO₂-甲酸法拉第效率和37 mA cm^-2的甲酸部分電流密度，并且該催化劑在-0.6 V_RHE時(shí)沒有降解。更重要的是，In-SnS/C和Ag-SnS/C對甲酸鹽的電流密度和法拉第效率(FE)均高于原始SnS/C。該項(xiàng)工作對CO₂RR催化劑的反應(yīng)過程進(jìn)行了監(jiān)測，并研究了催化劑穩(wěn)定性提高的根源以及催化的機(jī)理，這有利于推動(dòng)CO₂RR催化劑的進(jìn)一步發(fā)展。

Inhibiting Sulfur Dissolution and Enhancing Activity of SnS for CO₂ Electroreduction via Electronic State Modulation. ACS Catalysis, 2022. DOI: 10.1021/acscatal.2c02617

6. ACS Energy Lett.: 對苯二酚改性銅電極，促進(jìn)CO₂活化和轉(zhuǎn)化為C₂₊

將CO₂電催化還原為增值化學(xué)品是解決全球變暖問題的一條有前途的途徑。然而，由于難以激活惰性CO₂分子和控制復(fù)雜的反應(yīng)路徑，該方法仍然面臨著轉(zhuǎn)化效率低和選擇性差的問題。醌/羰基與CO₂具有路易斯酸堿相互作用，電化學(xué)還原的醌/羰基甚至可與CO₂直接反應(yīng)生成碳酸鹽加合物?；诖?，武漢大學(xué)王功偉課題組利用醌作為Cu表面改性劑可以促進(jìn)CO₂的活化并促進(jìn)CO₂的深度還原。

具體而言，研究人員采用電化學(xué)還原的醌基與CO₂之間的準(zhǔn)可逆鍵相互作用來加速CO₂的第一步轉(zhuǎn)化，而不是直接在金屬催化劑表面上吸附/活化CO₂。通過對CO₂與醌衍生物反應(yīng)趨勢的系統(tǒng)研究，研究人員選擇了對CO₂具有高反應(yīng)親和力的BQ和dMBQ進(jìn)行聚合，從而在銅箔上制備出均勻而堅(jiān)固的改性層。

多醌修飾銅電極在抑制C₁產(chǎn)生的同時(shí)，有效地增強(qiáng)了C₂₊的產(chǎn)生。利用電化學(xué)原位ATR-SEIRAS進(jìn)行的機(jī)理研究證實(shí)了在Cu/pDMBQ表面上存在特定的醌加速的CO₂-*CO轉(zhuǎn)化，它導(dǎo)致了高*CO覆蓋率，從而促進(jìn)了C-C耦合的C₂₊產(chǎn)品形成。研究人員通過進(jìn)一步將pDMBQ結(jié)合到用于高電流密度CO₂/純水共電解的Cu GDE中，在3.5 V的低電池電壓下實(shí)現(xiàn)了325 mA cm^-2的高C₂H₄部分電流密度。目前的研究結(jié)果為通過催化表面功能化進(jìn)一步提高CO₂還原效率和選擇性提供了理論基礎(chǔ)。

Polyquinone Modification Promotes CO₂ Activation and Conversion to C₂₊Products over Copper Electrode. ACS Energy Letters, 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.2c01955

7. Adv. Sci.: CoP/Fe-Co₉S₈上表面重構(gòu)和自終止，助力高效全水分解

電化學(xué)水分解是制氫的有效途徑。然而，電化學(xué)水分解的陽極析氧反應(yīng)和陰極析氫反應(yīng)均存在不利的熱力學(xué)和緩慢的動(dòng)力學(xué)，尤其是陽極析氧反應(yīng)的多步質(zhì)子/電子轉(zhuǎn)移過程，嚴(yán)重影響了水電解的整體效率。目前，Ir/Ru基OER催化劑因其稀缺性和價(jià)格昂貴而限制了電催化水分解的工業(yè)化應(yīng)用。因此，開發(fā)具有高活性、長期穩(wěn)定性和低成本的非貴金屬材料作為OER催化劑迫在眉睫。近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)周佳和何思斯等將表面活化與異質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)建策略相結(jié)合，成功地合成了CoP/Fe-Co₉S₈異質(zhì)結(jié)構(gòu)作為高效析氧預(yù)催化劑。

在堿性電解液中，CoP/Fe-Co₉S₈催化劑在10 mA cm^-2電流密度下表現(xiàn)出156 mV的超低過電位，并且該催化劑在連續(xù)電解150 h后仍保持穩(wěn)定。此外，研究人員使用CoP/Fe-Co₉S₈作為陽極和陰極催化劑組裝了MEA電解槽。得益于催化劑的零間隙結(jié)構(gòu)，這種MEA電解槽只需要1.68 V即可達(dá)到1A cm^-2的電流密度，實(shí)現(xiàn)了低成本和高效率的整體水分解。MEA電解槽和CoP/Fe-Co₉S₈催化劑也表現(xiàn)出良好的持久性，在18000 s試驗(yàn)期間沒有觀察到明顯的性能下降。

電化學(xué)分析、ICP-OES和原位拉曼光譜分析表明，鐵的引入促進(jìn)了催化劑的表面重構(gòu)，并形成了高活性的Co(IV)-O位點(diǎn)。同時(shí)，F(xiàn)e和S的結(jié)合可以引起表面重構(gòu)的自終止，抑制P和S的浸出，形成穩(wěn)定的高價(jià)Co活性中心。密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明，高價(jià)Co中心可以優(yōu)化OER中間體的吸附能，從而提高OER的活性。

CoP/Fe-Co₉S₈ for Highly Efficient Overall Water Splitting with Surface Reconstruction and Self-Termination. Advanced Science, 2022. DOI: 10.1002/advs.202204742

8. Carbon Energy: 調(diào)節(jié)pH值，“開關(guān)”Pd/CNS催化HCOOH和H₂O₂產(chǎn)生H₂和O₂

水化學(xué)水分解是一種綠色便捷的產(chǎn)生H₂和O₂的方法，但是仍缺乏理想的電催化劑，以及使用膜從O₂中分離出H₂也較為困難。因此，有必要去探索有效和經(jīng)濟(jì)的方法來進(jìn)行產(chǎn)H₂和O₂。近日，三峽大學(xué)劉湘和法國波爾多第一大學(xué)Didier Astruc等通過將超細(xì)Pd納米顆粒(NPs)固定在碳納米球(CNS)表面上來設(shè)計(jì)和合成有效的Pd/碳納米球(CNS)納米催化劑，用于從HCOOH脫氫選擇性生成H₂以及分解H₂O₂產(chǎn)O₂。

最佳的Pd/CNS-800催化劑對于催化HCOOH和H₂O₂分別產(chǎn)氫和產(chǎn)氧具有優(yōu)異的活性，產(chǎn)氫和產(chǎn)氧速率分別為2478 mol_H2mol_Pd^-1?h^-1和993 mol_H2mol_Pd^-1?h^-1。一些列表征結(jié)果證明，CNS-800中的石墨化碳或氮是Pd原子的電子供體，增加了它的表面電子密度，促進(jìn)了HCOOH脫氫過程中C-H鍵的斷裂。

Pd/CNS-800催化HCOOH脫氫的機(jī)理為：HCOOH分子被吸附在Pd/CNS-800的Pd NP表面上并質(zhì)子化并形成Pd-H鍵；隨后，β-氫化物消除配位甲酸鹽產(chǎn)生CO₂*；最后，通過還原消除Pd NP表面上的兩個(gè)H*以釋放H₂。此外，為了避免長期儲(chǔ)存和運(yùn)輸H₂氣體過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)和高成本，通過pH調(diào)節(jié)，在Pd/CNS-800催化劑上HCOOH脫氫產(chǎn)生的H₂成功地“打開”和“關(guān)閉”。具體而言，加入NaOH后，由于FA轉(zhuǎn)化為SF，H₂生成立即中止。然后，加入H₂SO₄溶液，通過FA重建重新激活H₂生成。這種新型高效的納米催化劑不僅為HCOOH和H₂O₂分別作為燃料電池經(jīng)濟(jì)安全的H₂和O₂載體提供了新的應(yīng)用途徑，而且促進(jìn)了具有“開關(guān)”作用催化劑的發(fā)展。

“On-off” switch for H₂and O₂generation from HCOOH resp. H₂O₂. Carbon Energy, 2022. DOI: 10.1002/cey2.269

原創(chuàng)文章，作者：華算老司機(jī)，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2022/11/10/ce4fdb7cba/

国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

催化頂刊集錦：Angew.、Nat. Commun.、ACS Catalysis、ACS Energy Letters等

相關(guān)推薦

催化頂刊集錦：Angew.、Nat. Commun.、ACS Catalysis、ACS Energy Letters等