ระเบียบที่มีประสิทธิภาพของโครงสร้างและคุณสมบัติของ Perovskites ไฮบริดภายใต้ความกดดัน?

นักข่าวได้เรียนรู้จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีนว่าทีมวิจัยของศาสตราจารย์ Zeng Jie และรองศาสตราจารย์ Zhou Shiming จากศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์จุลภาคแห่งชาติเหอเฟยและภาควิชาฟิสิกส์เคมีได้พัฒนาวิธีการสากลในการเตรียมซิงเกิ้ล{ {0}}ตัวเร่งปฏิกิริยาอะตอมโดยการสะสมด้วยไฟฟ้าเคมี โดยใช้วิธีนี้ นักวิจัยได้เตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาเดี่ยว-อะตอม 34 ชนิด ซึ่งครอบคลุมโลหะทรานซิชันและพื้นผิวที่หลากหลาย ผลลัพธ์ที่เกี่ยวข้องได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ใน Nature Communications

ตัวเร่งปฏิกิริยาอะตอมเดี่ยว-ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางในปฏิกิริยาเคมี เช่น ไฮโดรไลซิส การลดออกซิเจน ไฮโดรจิเนชันของคาร์บอนไดออกไซด์ และการแปลงมีเทนอันเนื่องมาจากการใช้อะตอมให้เกิดประโยชน์สูงสุดและโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ที่มีลักษณะเฉพาะ อย่างไรก็ตาม วิธีการในปัจจุบันสำหรับการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาอะตอมเดี่ยว-มีความต้องการค่อนข้างสูงสำหรับอะตอมเดี่ยวและซับสเตรต และไม่สามารถเตรียม-ตัวเร่งปฏิกิริยาอะตอมเดี่ยวที่เป็นโลหะบนซับสเตรตใดๆ วิธีการสังเคราะห์อะตอม-เดี่ยวที่ปรับเปลี่ยนได้มีความสำคัญอย่างยิ่ง

นักวิจัยได้ทำการสะสมไฟฟ้าเคมีภายใต้ระบบอิเล็กโทรดสาม-ไฟฟ้าเคมี และสำรวจผลกระทบของสภาวะการสะสมตัวต่อการก่อตัวของอะตอมเดี่ยว และพบว่าเมื่อโหลดโลหะต่ำกว่าขีดจำกัดที่กำหนด จะได้รับอะตอมเดี่ยว ; จากนั้นมีการก่อตัวของกลุ่มโลหะหรืออนุภาค การเปลี่ยนแปลงคล้ายกับกระบวนการนิวคลีเอชันในการเติบโตของผลึกในเฟสของเหลว เพื่อพิสูจน์ความเป็นสากลของวิธีการ นักวิจัยประสบความสำเร็จในการหา-ตัวเร่งปฏิกิริยาอะตอมเดี่ยวที่ครอบคลุมโลหะ 3 มิติ 4 มิติ และ 5 มิติบนพื้นผิว เช่น โคบอลต์ไฮดรอกไซด์ โมลิบดีนัม ซัลไฟด์ แมงกานีสออกไซด์ และไนโตรเจน- คาร์บอนที่เจือปนและที่เตรียมไว้ หลังจากลักษณะโครงสร้างของตัวเร่งปฏิกิริยาอะตอมเดี่ยว-ตัวเร่งปฏิกิริยา พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาอะตอมเดี่ยว-ตัวเดียวกันที่ได้รับจากการสะสมแคโทดและแอโนดมีโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ที่แตกต่างกันซึ่งให้ความเป็นไปได้ ของการประยุกต์ใช้ในปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาต่างๆ

ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าตัวเร่งปฏิกิริยาบางตัวที่ได้จากการสะสมแคโทดแสดงประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยมในปฏิกิริยาวิวัฒนาการของไฮโดรเจนด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้า ในเวลาเดียวกัน ตัวเร่งปฏิกิริยาบางตัวที่ได้จากการสะสมขั้วบวกยังแสดงให้เห็นประสิทธิภาพที่ดีในปฏิกิริยาวิวัฒนาการของออกซิเจนด้วยไฟฟ้าด้วยไฟฟ้า การทดสอบทางเคมีไฟฟ้าแสดงให้เห็นว่าระบบสามารถบรรลุความหนาแน่นกระแสไฮโดรไลซิสเต็ม 10 mA/cm2 โดยมีศักย์ไฟฟ้าเพียง 1.39 V ทำลายสถิติสำหรับศักยภาพต่ำสุดในอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์

วิธีการที่เป็นสากลนี้ไม่เพียงแต่เพิ่มพลังชีวิตใหม่ให้กับ-การเร่งปฏิกิริยาอะตอมเดียว แต่ยังให้แนวคิดใหม่สำหรับการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาและประสิทธิภาพในอนาคตอย่างเป็นระบบ