南京航空航天大学Zhao, Sheng在Advanced Materials发文：路易斯酸驱动不对称界面电子分布以稳定用于有效中性水氧化的活性物种
论论资讯 ｜ 2023-10-26 ｜
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Advanced Materials
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Lewis Acid Driving Asymmetric Interfacial Electron Distribution to Stabilize Active Species for Efficient Neutral Water Oxidation
Zhao Sheng; Wang Yue; Hao Yixin; Yin Lijie; Kuo Chun-Han; Chen Han-Yi; Li Linlin; Peng Shengjie
Published：2023-10-25
DOI：10.1002/adma.202308925
研究背景
如今，随着社会的不断发展，人们对于环保和节能的意识越来越强。因此，如何高效地将水分解成氢气和氧气，成为了当下研究的热点。然而，中性环境下氧气的产生速率非常缓慢，这给催化剂的设计带来了很大的挑战。为了解决这个问题，研究者们进行了深入的探究，并提出了一种新的解决方案。
研究内容
本文研究了一种新型的催化剂，能够高效地促进中性环境下的氧气发生反应。研究者们通过构建一种可调节工作函数的钨酸盐（Ni-FeWO<sub>4</sub>）和路易斯酸WO<sub>3</sub>之间的内置电场，调节不对称的界面电子分布，从而促进钨酸盐中铁原子的电子积累。这样可以减缓铁在氧气发生反应时的快速溶解，从而保留活性氢氧化物，并优化氧气发生反应的途径。同时，路易斯酸WO<sub>3</sub>还可以增强电极表面附近的氢氧根吸附，从而改善质量传递。最终，研究者们成功地制备了一种自支撑电极，其在中性介质中的过电势仅为235 mV，且在200小时内保持了稳定的运行。此外，他们还构建了一种膜电极组件，其在中性海水电解过程中表现出了强大的稳定性。
研究意义
本研究通过构建一种新型的催化剂，成功地解决了中性环境下氧气发生反应速率缓慢的问题。这不仅为氢能技术的发展提供了新的思路，而且还为环保和节能事业做出了积极的贡献。此外，本研究还深化了人们对于中性环境下催化剂重构的理解，为未来的研究提供了有益的借鉴。
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