| 中科大用同步輻射光源揭秘水解氫過(guò)程中催化劑的“一舉一動(dòng)” |
| 來(lái)源：中新社 時(shí)間：2019-1-19 8:43:21 用手機(jī)瀏覽 |
從水中分解出清潔無(wú)污染且可再生的能源——?dú)錃猓钱?dāng)前攻克能源危機(jī)中的一個(gè)廣受期待的方案，其中催化材料的參與必不可少。
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)1月2日消息，該校科研團(tuán)隊(duì)利用同步輻射光源，在國(guó)際上率先探明催化材料在水解氫過(guò)程中的真實(shí)結(jié)構(gòu)，為揭示催化過(guò)程秘密、提高能源轉(zhuǎn)化效率提供了有力方案。
研究成果于2019年1月1日在線發(fā)表在《自然·催化》期刊上。
當(dāng)前，尋求高效、豐富、綠色的新型能源的方案中，水解氫是一個(gè)廣受期待的方案。催化材料能夠加速并高效完成能量的轉(zhuǎn)化，是提升能量轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵一環(huán)。因此，探明催化過(guò)程的奧妙，了解催化材料在實(shí)際工作狀態(tài)下的真實(shí)結(jié)構(gòu)，是當(dāng)今科學(xué)界和工業(yè)界關(guān)注的前沿?zé)狳c(diǎn)。
高亮度的先進(jìn)同步輻射光源為研究這一亟待突破的電催化能量轉(zhuǎn)化機(jī)制問(wèn)題提供了手段。課題組姚濤教授說(shuō)：“高度靈敏的同步輻射X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜學(xué)(XAFS)技術(shù)能夠在原位實(shí)時(shí)在線探測(cè)‘工作狀態(tài)’的催化劑的‘一舉一動(dòng)’”。
研究團(tuán)隊(duì)依托合肥、北京和上海同步輻射光源建立測(cè)試裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高度均一的鈷基單原子催化材料在堿性電催化析氫反應(yīng)環(huán)境下原子和電子結(jié)構(gòu)的演變過(guò)程，清晰地追蹤了鈷原子位點(diǎn)在電催化析氫反應(yīng)過(guò)程中的本征活性結(jié)構(gòu)及其發(fā)生的結(jié)構(gòu)重組。
目前，商業(yè)貴金屬鉑碳催化劑是公認(rèn)的高效穩(wěn)定的析氫材料，研究發(fā)現(xiàn)這種鈷基催化材料在性能和穩(wěn)定性均已接近商業(yè)鉑碳催化劑，但成本僅為貴金屬鉑碳催化劑的一半不到，展現(xiàn)出潛在的廣闊應(yīng)用前景。
研究團(tuán)隊(duì)利用原位同步輻射譜學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)了活性位在電催化反應(yīng)過(guò)程中的高度敏感性，揭開(kāi)了催化材料在實(shí)際工作狀態(tài)中的真實(shí)面紗。這種原位同步輻射譜學(xué)技術(shù)同樣適用于研究其它光電能量轉(zhuǎn)化反應(yīng)中催化材料表界面的動(dòng)態(tài)過(guò)程，此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)也為從原子尺度探究催化活性中心結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機(jī)理提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論指導(dǎo)，并為今后設(shè)計(jì)高效的能量轉(zhuǎn)化材料提供了新的思路。
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