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原位表征技術(shù)在電催化能源轉(zhuǎn)化反應(yīng)中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2018-05-18 15:23:17 

原位表征技術(shù)在電催化能源轉(zhuǎn)化反應(yīng)中的應(yīng)用

時(shí)間：2018-05-16 14:03:23來源：MaterialsViews編輯部
據(jù)MaterialsViews編輯部報(bào)道：近些年來，電催化水分解析氫和析氧反應(yīng)（HER, OER），以及氧和二氧化碳還原（ORR, CO2RR）反應(yīng)作為解決全球能源和環(huán)境問題的重要手段備受研究者的關(guān)注。然而，催化活性位點(diǎn)和反應(yīng)機(jī)理認(rèn)識(shí)的不足嚴(yán)重制約了新型高效穩(wěn)定電催化劑的開發(fā)。因此，借助原位表征技術(shù)，實(shí)時(shí)探測(cè)催化劑表面氧化態(tài)和原子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，對(duì)深入認(rèn)識(shí)電催化能源轉(zhuǎn)化反應(yīng)中的反應(yīng)機(jī)理、進(jìn)一步設(shè)計(jì)和優(yōu)化電催化反應(yīng)性能具有重要的指導(dǎo)意義。
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近日，南洋理工大學(xué)劉彬教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表了題為“In-Situ/Operando Characterization Techniques to Probe the Electrochemical Reactions for Energy Conversion”的綜述。該綜述簡述了原位表征技術(shù)如：X射線吸收光譜（XAS）、X射線光電子能譜（XPS）、X射線衍射（XRD）、拉曼光譜、穆斯堡爾光譜、和同步輻射核共振振動(dòng)能譜（NRVS）、以及原位電化學(xué)阻抗等技術(shù)在多個(gè)電催化能源轉(zhuǎn)化反應(yīng)領(lǐng)域（HER, OER, ORR, CO2RR）的應(yīng)用。文章著重闡述了原位表征技術(shù)在鑒定ORR反應(yīng)中M-N-C（M=Fe ,Co）等催化劑的活性位點(diǎn)，研究OER反應(yīng)中CoOx和NiFe等催化劑結(jié)構(gòu)和電子態(tài)演變，探測(cè)HER反應(yīng)中CoPx, MoSx,和 CoSx等催化劑在反應(yīng)過程中氧化態(tài)和原子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，以及認(rèn)識(shí)CO2RR反應(yīng)中Cu，Sn，和單原子基催化劑選擇性和催化機(jī)理等方面的進(jìn)展。文章最后，作者探討了原位表征技術(shù)在深入認(rèn)識(shí)電催化能源轉(zhuǎn)化反應(yīng)催化劑的活性位位點(diǎn)和基元反應(yīng)機(jī)理中存在的問題和挑戰(zhàn)。相關(guān)文章發(fā)表在Small Methods (DOI: 10.1002/smtd.201700395)上。
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