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                                                  888真人开户_北京化工大学在负载型单原子电催化剂研究规模取得重要盼望―科研


                                                  文章出处: 作者:888真人开户 人气: 887 次 时间:2018-07-11 16:31

                                                    

                                                  北京化工大学在负载型单原子电催化剂研究局限取得重要渴望―科研

                                                    图.(1)基于布局描写符的单原子通用计划原则;(2)活性中心为Fe-N4单原子电催化剂的制备与活性发源;(3)Fe-N4单原子电催化剂在酸性电解质下的氧气还原回响催化机能,不变性,应用于燃料电池的机能。

                                                    在国度天然科学基金项目(项目编号:21625601,91634116,91334203,,21576008)等扶助下, 北京化工大学化学工程学院程道建传授与曹达鹏传授研究团队近期在负载型单原子电催化剂研究事变中取得重要盼望。研究成就以“A Universal Principle for a Rational Design of Single-atom Electrocatalysts”(单原子电催化剂的通用计划准则)和“Unveiling the High Activity Origin of Single Atom Iron Catalysts for Oxygen Reduction Reaction”(显现单原子铁催化剂具有高氧还原活性的发源)为题,别离于2018年4月30日、6月11日在Nature Catalysis(《天然-催化》)和Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS,《美国科学院院刊》)上颁发,论文链接别离为:https://www.nature.com/articles/s41929-018-0063-z和http://www.pnas.org /cgi/doi/ 10.1073/pnas.1800771115。

                                                    负载型单原子催化剂因为具有最高的原子操作率,已成为金属催化剂规模研究前沿。当前单原子电催化剂的计划如故依赖能量描写符,必要大量计较且尝试较难验证。因此,成立关联负载型单原子催化剂的本征布局(配位数、金属电负性、配位原子)与催化活性之间的构效相关一向是本事域的重点。在Nature Catalysis一文中,该团队乐成引入定量描写催化剂本征特征的布局描写符,基于布局描写符成立单原子电催化剂通用计划原则,可用简朴方程猜测单原子电催化剂的催化活性,据此筛选出机能优秀的单原子催化剂,并提出大环分子可以更换成果化石墨烯作为金属单原子电催化剂载体的新概念。在PNAS一文中,为制备理论筛选出的高活性催化剂,提出外貌活性剂帮助合成计策,乐成制备出单原子铁电催化剂,回收球差电镜、XPS、同步辐射、Mossbauer谱等技能风雅表征催化剂的Fe-N4活性中心,其酸性前提下氧还原活性与商用铂碳险些相等。以此非贵金属单原子氧还原催化剂组装的酸性子子膜燃料电池最大功率密度达823 mW/cm2,示意出极佳的应用远景。结公道论计较,初次显现了单原子铁催化剂的高催化活性是源自于Fe和吡咯N的配位,这种新奇的布局配位将活化周围碳原子,导致其活性位点呈数目级增进,阐发了单原子催化剂中少量铁负载能示意出超高氧还原催化活性的道理,为高效催化剂的计划提供重要科学基本。

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