Αποτελεσματική ρύθμιση της δομής και των ιδιοτήτων των υβριδικών περοβσκιτών υπό πίεση;

Ο δημοσιογράφος έμαθε από το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας ότι η ερευνητική ομάδα του καθηγητή Zeng Jie και του αναπληρωτή καθηγητή Zhou Shiming του Εθνικού Ερευνητικού Κέντρου Hefei για την Επιστήμη της Ύλης Μικροκλίμακας και του Τμήματος Χημικής Φυσικής έχει αναπτύξει μια καθολική μέθοδο για την προετοιμασία ενός {0}}καταλύτες ατόμων με ηλεκτροχημική εναπόθεση. , χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, οι ερευνητές παρασκεύασαν επιτυχώς 34 είδη καταλυτών ενός-ατόμου, που καλύπτουν μια ποικιλία μετάλλων μετάπτωσης και μια ποικιλία υποστρωμάτων. Τα σχετικά αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο Nature Communications.

Οι καταλύτες ενός-ατόμου έχουν προσελκύσει εκτεταμένη προσοχή σε χημικές αντιδράσεις όπως η υδρόλυση, η αναγωγή οξυγόνου, η υδρογόνωση διοξειδίου του άνθρακα και η μετατροπή μεθανίου λόγω της μεγιστοποιημένης χρήσης ατόμου και της μοναδικής ηλεκτρονικής δομής τους. Ωστόσο, οι τρέχουσες μέθοδοι για τη σύνθεση καταλυτών ενός-ατόμου έχουν σχετικά υψηλές απαιτήσεις σε μεμονωμένα άτομα και υποστρώματα και δεν είναι δυνατή η παρασκευή οποιουδήποτε μεταλλικού καταλύτη ενός-ατόμου σε οποιοδήποτε υπόστρωμα. Οι προσαρμοστικές μέθοδοι σύνθεσης ενός ατόμου-είναι μεγάλης σημασίας.

Οι ερευνητές πραγματοποίησαν ηλεκτροχημική εναπόθεση κάτω από το ηλεκτροχημικό σύστημα τριών- ηλεκτροδίων και διερεύνησαν την επίδραση των συνθηκών εναπόθεσης στον σχηματισμό μεμονωμένων ατόμων και βρήκαν ότι όταν η φόρτιση μετάλλου είναι κάτω από ένα ορισμένο όριο, μπορούν να ληφθούν μεμονωμένα άτομα ; Στη συνέχεια, υπάρχει ο σχηματισμός μεταλλικών συστάδων ή σωματιδίων, μια αλλαγή παρόμοια με τη διαδικασία πυρήνωσης στην ανάπτυξη των κρυστάλλων στην υγρή φάση. Προκειμένου να αποδείξουν την καθολικότητα της μεθόδου, οι ερευνητές απέκτησαν με επιτυχία καταλύτες ενός-ατόμου που καλύπτουν μέταλλα 3d, 4d και 5d σε υποστρώματα όπως υδροξείδιο κοβαλτίου, θειούχο μολυβδαίνιο, οξείδιο μαγγανίου και άζωτο- ντοπαρισμένος άνθρακας και ο παρασκευασμένος Μετά τον δομικό χαρακτηρισμό του καταλύτη ενός-ατόμου, διαπιστώθηκε ότι ο ίδιος καταλύτης απλού-ατόμου που λαμβάνεται με εναπόθεση καθόδου και ανόδου έχει διαφορετικές ηλεκτρονικές δομές, γεγονός που παρέχει τη δυνατότητα της εφαρμογής του σε διάφορες καταλυτικές αντιδράσεις.

Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι ορισμένοι από τους καταλύτες που λαμβάνονται με καθοδική εναπόθεση παρουσιάζουν εξαιρετική απόδοση στην ηλεκτροκαταλυτική αντίδραση έκλυσης υδρογόνου. Ταυτόχρονα, ορισμένοι καταλύτες που ελήφθησαν με ανοδική εναπόθεση έδειξαν επίσης καλή απόδοση στην ηλεκτροκαταλυτική αντίδραση έκλυσης οξυγόνου. Οι ηλεκτροχημικές δοκιμές δείχνουν ότι το σύστημα μπορεί να επιτύχει πλήρη πυκνότητα ρεύματος υδρόλυσης 10 mA/cm2 με δυναμικό μόνο 1,39 V, σπάζοντας το ρεκόρ για το χαμηλότερο δυναμικό σε αλκαλικούς ηλεκτρολύτες.

Αυτή η καθολική προσέγγιση όχι μόνο δίνει νέα ζωτικότητα στο πεδίο της κατάλυσης ενός-ατόμου, αλλά παρέχει επίσης νέες ιδέες για τη συστηματική μελέτη της σχέσης μεταξύ της δομής του καταλύτη και της απόδοσης στο μέλλον.