清华资料学院、环境学院协作在原子级涣散金属
来源:信用卡逾期网 发表于2019-07-09 06:29:54 编辑:杜甫
摘要: 2月13日电 2月6日,清华大学资料学院伍晖课题组联合北航物理系刘利民课题组、清华大学环境学院张潇源课题组和安徽大学葛炳辉课题组在《天然通讯》(

  2月13日电 2月6日,清华大学资料学院伍晖课题组联合北航物理系刘利民课题组、清华大学环境学院张潇源课题组和安徽大学葛炳辉课题组在《天然·通讯》(Nature Communications)上在线宣布了题为《零下六十摄氏度液相组成高功能原子级涣散金属钴催化剂》(-60°C solution synthesis of atomically dispersed cobalt electrocatalyst with superior performance)的研讨论文。该论文创造性地将溶液组成的温度下降至零下六十摄氏度,处理了溶液组成进程中的原子快速聚会、形核和成长的关键问题,获得了具有高活性、高安稳性和高器材功率输出的原子级涣散金属钴基的氧复原电催化剂,为大规模溶液组成原子级涣散金属催化剂供给了簇新的研讨思路。

  

  单原子催化剂或原子级涣散金属催化剂的有用组成及使用,是近年来催化和资料研讨范畴非常重要的研讨方向。因为活性组分的高度涣散、金属使用功率的大幅度进步以及活性中心与相邻配位原子相互作用,单原子催化剂或原子级涣散金属催化剂在比如CO氧化反响、有机加氢反响和氧复原反响等进程中体现出优异的活性、安稳性和选择性。为了完成溶液组成战略中金属原子形核进程的动力学和热力学调控,研讨团队使用低温溶液环境中明显进步组成产品的形核势垒,下降产品形核动力学速率,提出了一种根底且通用的低温溶液组成安稳的原子级涣散金属催化剂的战略 (图1)。

  图1 零下六十摄氏度和室温溶液组成中形核调控的比照示意图

  低温溶液组成并经高温活化安稳的原子级涣散金属钴基催化剂与传统团簇/纳米颗粒催化剂和商业Pt/C比较,在中性(0.05 M PBS磷酸缓冲液)和碱性(0.1 M KOH)的电解液环境中,都体现出明显进步的氧复原催化活性和安稳性。进一步在微生物燃料电池器材使用中,也体现出了远超前期文献报导的功率密度(2550 ± 60 mW m-2)和长达820小时的安稳运转(图2),可以一起完成污水处理与高功能产电。该低温溶液组成不只提出了一种在湿化学组成反响进程中按捺产品形核成长的通用办法,更为进一步了解溶液反响的形核热力学和动力学、并使用传统溶液化学办法制备高功能催化资料供给了新的可行性。

  图2 原子级涣散金属催化剂的微生物燃料电池功能

  资料学院伍晖课题组长时间从事高功能低维纳米资料的宏量制备及其使用研讨。环境学院张潇源课题组长时间从事污水处理及其动力化与资源化研讨。伍晖副教授、北航物理系刘利民教授、清华大学环境学院张潇源副教授和安徽大学物质科学与信息技术研讨院葛炳辉教授为该论文一起通讯作者,清华大学资料学院博士后黄凯博士、北京计算中心张乐博士和清华大学环境学院2019级博士研讨生徐婷为一起榜首作者。该研讨得到了国家天然科学基金、国家重点研制方案和国家博士后基金的经费支撑。

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