中国科大在基于主族S区元素发展高活性电催化氧还原反应催化剂方面取得进展

电催化氧还原反应(ORR)是能源转换和存储中的重要环节,在催化的d-带中心理论的指引下,目前的电催化剂设计与制备正从贵金属向过渡金属基材料的方向发展以降低能源转换的成本。通常主族金属元素由于本身非局域化的外层电子导致其缺乏合适的半满轨道进行多电子催化而被认为活性较差,因而基于主族s区金属制备的材料作为ORR电催化剂的研究还未见报道。近日,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心和材料科学与工程系陈乾旺教授课题组在基于主族s区金属发展高效ORR反应催化剂上取得进展,他们在密度泛函理论的计算指导下,实验合成了含有镁(Mg)辅因子的碳基催化剂,将主族s区金属Mg发展成了活性可比贵金属的ORR电催化剂。该研究成果于2020年2月18日发表在Nature Communications。

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锰掺杂二氧化钌纳米晶用于高效酸性析氧反应

析氧反应 (OER)作为全水分解反应的瓶颈,寻找高活性、高稳定性的纳米催化剂用于OER是当前电催化领域的研究热点。作为OER的标杆级催化剂,二氧化钌表现出相对最优的OER性能,但是在酸性电解质溶液中,Ru易被氧化为可溶性的高价态,从而极大地削弱了反应活性,降低了稳定性。通过过渡金属掺杂实现活性位点Ru周围电子结构的调控可以有效地提升催化活性,并且通过电子转移实现低价Ru的合成,最大程度地保证了稳定性。最近,中国科学技术大学陈乾旺课题组在ACS Catalysis上发表了“Mn-doped RuO2 Nanocrystals as Highly Active Electrocatalysts for Enhanced Oxygen Evolution in Acidic Media”论文。

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