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科研人员利用“活字印刷术”优化单原子催化剂

2022-09-09 中国科学报 温才妃 王一钦
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“活字印刷术”策略合成多金属活性中心单原子催化剂。海南大学供图

  海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室教授田新龙带领的海洋清洁能源创新团队,从活字印刷术中获得灵感,采用简便、高效的“点对点”印刷策略优化单原子催化剂,突破多元活性中心单原子催化剂研究瓶颈。相关研究成果近日发表于《自然—通讯》。

  单原子催化剂由于独特的电子结构、均一的活性中心和接近100%的原子利用率,展示出了优异的催化活性和巨大的应用前景。此外,多元活性中心单原子往往能提供更多种类的活性中心,且相邻原子间的协同作用也有益于提高其电催化活性。

  然而,目前单原子催化剂研究一般仅限于一元至二元单原子催化剂。多元活性中心单原子催化剂的研究报道很少,主要是难以将不同种类的金属原子稳定地锚定在单一载体上。因此,迫切需要开发一种通用且高效的方法,以实现具有多元活性中心的单原子可控合成。

  据田新龙介绍,团队的灵感来源于活字印刷术。他们首先精确合成11种单原子个体作为“活字”模板,将多孔碳载体作为“纸张”,在高温焙烧条件下,实现了简便、高效的“点对点”印刷,并成功合成了从五元到十一元的单原子催化剂。所制备的五元高熵单原子催化剂展现出了优异的催化活性、耐久性和器件性能。

  该成果对于开发高效氢能转换技术、推动燃料电池大规模商业化和氢能产业可持续发展具有重要意义。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-022-32850-8

打印 责任编辑:侯茜
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