Hübriidperovskiitide struktuuri ja omaduste tõhus reguleerimine surve all?

Reporter sai Hiina teadus- ja tehnoloogiaülikoolilt teada, et professor Zeng Jie ja Hefei riikliku mikroskaala aineteaduse uurimiskeskuse dotsent Zhou Shimingi ja keemilise füüsika osakonna uurimisrühm on välja töötanud universaalse meetodi üheaatomiliste katalüsaatorite ettevalmistamiseks elektrokeemilise ladestumise teel. Selle meetodi abil valmistasid teadlased edukalt ette 34 tüüpi üheaatomilisi katalüsaatoreid, mis hõlmasid erinevaid siirdemetalle ja erinevaid substraate. Need tulemused avaldati hiljuti ajakirjas Nature Communications.

Üheaatomilised katalüsaatorid on pälvinud laialdast tähelepanu keemilistes reaktsioonides, nagu hüdrolüüs, hapniku vähendamine, süsinikdioksiidi hüdrogeenimine ja metaani muundamine nende maksimaalse aatomikasutuse ja ainulaadse elektroonilise struktuuri tõttu. Kuid praegustel üheaatomiliste katalüsaatorite sünteesimismeetoditel on suhteliselt kõrged nõuded üksikutele aatomitele ja substraatidele ning ühelgi substraadil ei ole võimalik valmistada metallist üheaatomilisi katalüsaatoreid. Adaptiivsed üheaatomilised sünteesimeetodid on väga olulised.

Uurijad viisid läbi elektrokeemilise kolme elektroodisüsteemi elektrokeemilise kolme elektroodisüsteemi all elektrokeemilise sadestumise ja uurisid sadestustingimuste mõju üksikute aatomite moodustumisele ning leidsid, et kui metalli laadimine on alla teatud piiri, on võimalik saada üksikuid aatomeid; Siis on metallist klastrite või osakeste moodustumine, muutus, mis sarnaneb nukleatsiooniprotsessiga kristallide kasvus vedelas faasis. Meetodi universaalsuse tõestamiseks said teadlased edukalt üheaatomilised katalüsaatorid, mis katavad 3d, 4d ja 5d metalle substraatidel, nagu koobalthüdroksiid, molübdeensulfiid, mangaanoksiid ja lämmastikuga dopeeritud süsinik ning valmis Pärast üheaatomilise katalüsaatori struktuurset iseloomustamist leiti, et samal üheaatomilisel katalüsaatoril, mis on saadud katoodi ja anoodi ladestamisel, on erinevad elektroonilised struktuurid, mis annab võimaluse selle rakendamiseks erinevates katalüütilistes reaktsioonides.

Eksperimentaalsed tulemused näitavad, et mõned katoodse sadestumise käigus saadud katalüsaatorid näitavad suurepärast jõudlust elektrokatalüütilise vesiniku evolutsioonireaktsioonis. Samal ajal näitasid mõned anoodilise sadestumisega saadud katalüsaatorid ka elektrokatalüütilise hapniku evolutsiooni reaktsiooni head jõudlust. Elektrokeemilised katsed näitavad, et süsteem suudab saavutada täieliku hüdrolüüsi voolutiheduse 10 mA/cm2, potentsiaaliga vaid 1,39 V, purustades leeliseliste elektrolüütide madalaima potentsiaali rekordi.

See universaalne lähenemine mitte ainult ei süsti uut elujõudu ühe aatomi katalüüsi valdkonda, vaid pakub ka uusi ideid katalüsaatori struktuuri ja jõudluse vahelise seose süstemaatiliseks uurimiseks tulevikus.