科技日?qǐng)?bào)記者 吳長(zhǎng)鋒
記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室閆文盛教授研究組與孫治湖副研究員合作，提出了通過(guò)調(diào)控催化劑的反應(yīng)環(huán)境來(lái)優(yōu)化催化劑催化性能的技術(shù)策略，并將此策略應(yīng)用到了負(fù)載于氧化鎂納米片上的鉑納米顆粒催化劑，突破了其在堿性溶液中，析氫反應(yīng)（HER）活性低的內(nèi)在缺陷。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》上。
電化學(xué)以其低反應(yīng)活化能、高反應(yīng)速率和高能量效率的特點(diǎn)在能源的轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)中發(fā)揮著重要作用。目前為止，大部分研究工作主要是通過(guò)各種方法改善催化劑本征活性來(lái)提高電極反應(yīng)效率。事實(shí)上，催化劑周?chē)木植糠磻?yīng)環(huán)境在電極反應(yīng)過(guò)程中也起著至關(guān)重要的作用。因此，通過(guò)固-液界面之間的多種物理化學(xué)作用來(lái)調(diào)節(jié)局部反應(yīng)環(huán)境，將是提高電催化性能和設(shè)計(jì)高效電催化劑的一種新途徑。
該研究團(tuán)隊(duì)利用兩步浸漬-熱解的方法合成了負(fù)載在納米片上的鉑納米顆粒催化劑，并將其用于堿性介質(zhì)中的析氫反應(yīng)。電化學(xué)測(cè)試表明鉑/氧化鎂催化劑具有優(yōu)異的析氫反應(yīng)活性，顯著低于鉑-碳的過(guò)電位。他們利用原位拉曼光譜、同步輻射紅外光譜和X射線吸收光譜表明該催化劑能夠在堿性介質(zhì)中產(chǎn)生局部的酸性環(huán)境，并獲得了與鉑/碳在酸性介質(zhì)中相當(dāng)?shù)奈鰵浞磻?yīng)性能。結(jié)合理論計(jì)算，提出了鉑/氧化鎂催化劑在堿性介質(zhì)中顯示出優(yōu)異析氫反應(yīng)性質(zhì)的微觀機(jī)制。
這種局部酸性環(huán)境為鉑在堿性電解質(zhì)中提供了良好的反應(yīng)條件，從而實(shí)現(xiàn)了高效析氫反應(yīng)活性。
（中國(guó)科大供圖）
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