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[材料资讯] 王铁课题组JACS:发展出加快电催化水下产气的通用方法

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发表于 2020-3-2 16:53:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
因在可持续和高效能源系统中的潜在应用,能源气体(如氢气、一氧化碳和氧气)引起了全世界广泛关注。设计和研发可实现水下高效电催化产气的催化剂成为该领域当前的研究热点,并面临着同时提高反应传质速率和催化剂长期稳定性的挑战。

提高催化剂稳定性

提高催化剂稳定性
  最近,在国家自然基金委和中国科学院的支持下,中科院化学研究所王铁课题组在前期模板辅助的打印策略组装工作的基础上(Adv. Mater., 2017, 29 (46), 1703143),将胶束型的纳米颗粒成功组装成条带型的微结构,与传统的滴涂薄膜相比实现了更快的产气速率和更高的物理稳定性。研究人员用高速摄像机探究了反应过程中气泡生长行为,发现气泡在窄间隙的Pt SP5 上是以类似“Cassie”状态生长并且快速脱离,而当条带间隙增大后,气泡以“Wenzel”状态陷入间隙中,并且越长越大直至浮力大于黏附力时才脱离催化剂表面。结合动态拉伸仪和理论分析,证实气泡在Pt SP5表面的黏附力仅有~2μN,且Pt SP5具有更好的应力分散效果,因此与滴涂的薄膜电极相比,Pt SP5这种条带电极展现了更好的物理稳定性。此外,模板辅助打印技术的优势使组成纳米颗粒或分子的组成、大小和形状具有很大的灵活性,因此具有通用性,有望加快析氧反应(OER)和二氧化碳电化学还原成一氧化碳。相关成果以A general strategy to optimize gas evolution reaction via assembled striped-pattern superlattices 为题发表在《美国化学会志》上,并入选杂志封面(J. Am. Chem. Soc. 2020, 142(4): 1857-1863),第一作者是宋倩。


       文章来源:中国科学院化学所
       王铁,中科院化学所研究员,博士生导师,中组部“青年##计划”入选者。王铁研究员,2008年在中科院长春应用化学研究所获得博士学位,2008年到2013年先后在美国伦斯勒理工学院和美国佛罗里达大学从事研究工作,2013年加入化学所。主要研究方向:功能纳米材料自组装、表面增强拉曼光谱。王铁研究员在在 《科学》(Science)、《化学会评论》(Chem. Soc. Rev.)、《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc.)、《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)、《美国科学院院报》(Proc. Natl. Acad. Sci. USA.)、《先进材料》(Adv. Mater.)等国际重要核心刊物上发表研究论文70余篇,迄今总引用近3000余次,申请专利2件。

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