我國學者通過調控局域反應環境實現高效析氫

記者從中國科學技術大學獲悉，該校國家同步輻射實驗室閆文盛教授研究組與孫治湖副研究員合作，提出了通過調控催化劑的反應環境來優化催化劑催化性能的技術策略，并將此策略應用到了負載于氧化鎂納米片上的鉑納米顆粒催化劑，突破了其在堿性溶液中，析氫反應(HER)活性低的內在缺陷。相關研究成果日前發表在國際著名學術期刊《自然-通訊》上。

電化學以其低反應活化能、高反應速率和高能量效率的特點在能源的轉化與存儲中發揮著重要作用。目前為止，大部分研究工作主要是通過各種方法改善催化劑本征活性來提高電極反應效率。事實上，催化劑周圍的局部反應環境在電極反應過程中也起著至關重要的作用。因此，通過固-液界面之間的多種物理化學作用來調節局部反應環境，將是提高電催化性能和設計高效電催化劑的一種新途徑。

該研究團隊利用兩步浸漬-熱解的方法合成了負載在納米片上的鉑納米顆粒催化劑，并將其用于堿性介質中的析氫反應。電化學測試表明鉑/氧化鎂催化劑具有優異的析氫反應活性，顯著低于鉑-碳的過電位。他們利用原位拉曼光譜、同步輻射紅外光譜和X射線吸收光譜表明該催化劑能夠在堿性介質中產生局部的酸性環境，并獲得了與鉑/碳在酸性介質中相當的析氫反應性能。結合理論計算，提出了鉑/氧化鎂催化劑在堿性介質中顯示出優異析氫反應性質的微觀機制。

這種局部酸性環境為鉑在堿性電解質中提供了良好的反應條件，從而實現了高效析氫反應活性。

(中國科大供圖)

關鍵詞： 顆粒催化劑 電極反應 局部反應 酸性環境 反應活性