项目理由沼气是一种具有高甲烷浓度的复杂气体混合物,是通过生物量的厌氧消化获得的可再生资源。尽管可以燃烧产生热量或电力,但它释放了CO 2,并且具有沼气丰富的各种污染物会导致它是一种相当低级的燃料。而不是特别使用沼气的甲烷成分,而是Abime(晚期沼气至甲醇电催化)项目的目标是沼气的化学价值。通过选择性地将其中的甲烷转换为甲醇,可以转化高度有效的温室气体以提供有价值的平台化学物质。将甲烷直接转化为甲醇(M2M)被认为是催化中的圣杯之一,并且已经研究了数十年。通过单氧酶酶的结构澄清刺激了该领域的最新推动,该酶能够将甲烷氧化为甲醇并在其活性位点中含有铁或铜。复制这些酶的活性是立方体项目在催化部分的目的。但是,ABIME项目遵循一种电化学方法,其中氧化速率可以通过所施加的潜力来精心控制。因此,该项目的挑战是生产配备有效催化剂的电极以促进选择性氧化。对于这些催化剂来说,看似微不足道但重要的要求是,它们需要具有导电性才能使电子到达反应物分子。在多种候选材料中,最近出现了具有有意义的电导率的金属有机框架(MOF)用于电催化应用[1-4]。作为迈向电化学沼气氧化的第一步,这个夏季项目的目的是基于三座三苯基接头,综合并表征具有电导率的金属有机框架。
包括电催化在内的化学反应异相催化具有广泛的应用。然而,这是一个复杂的过程,涉及许多需要考虑的因素,包括多个阶段、条件随时间的变化和电子转移。因此,使用计算方法对这些过程进行建模具有挑战性。尽管如此,计算研究提供了在不干扰系统的情况下在原子水平上探索系统的可能性,这意味着它有可能提供实验无法获得的信息。计算研究还可以创建非物理情况,这对于阐明观察到的结果的根本原因很有价值。在本次演讲中,我们将介绍一些研究,其中我们使用计算模拟来深入了解催化过程 1-3,以及其他研究,其中我们的计算工作与实验室实验相结合以了解正在发生的过程。4 这些研究使用了密度泛函理论和分子动力学模拟的量子化学计算,从而开发了有关可能结构和动力学的模型和信息。参考文献: 1. QK Loi 和 DJ Searles,使用 ReaxFF 分子动力学模拟的铁催化剂上 CO 2 加氢反应动力学,即将出版,Langmuir (2024)。https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.4c01212 2. S. Bu、Y Chen、DJ Searles 和 Q Yuan,石墨烯成核密度与 Cu (111) 表面外延生长取向之间的关系,Materials Today Chemistry,31,101612。(2023) 3. T. Duivenvoorden、S. Sanderson、DJ Searles,电池与超级电容器,7,e202300324 (2024)。 4. H. Chen, J. Iyer, Y. Liu, S. Krebs, F. Deng, A. Jentys, DJ Searles, MA Haider, R. Khare 和 JA Lercher, 《Cu 上的电催化 H2 释放、羰基加氢和碳-碳偶联机理》, 《J. Am. Chem. Soc. 146, 13949–13961 (2024)。
用于电催化水分裂的高级材料对于可再生能源研究至关重要。在这项研究中,我们描述了一个两步反应,以制备由Pt纳米颗粒和MOS 2纳米片组成的氢进化反应(她)的电极。形态和结构的特征是多种技术,包括SEM,TEM,XRD和XPS。详细的电化学特征表明,PT纳米颗粒/MOS 2纳米片/碳纤维电极(2.03 w%pt)在其酸性电解质中表现出极好的催化活性,其超电量为5 mV(Vs.她)。估计相应的Tafel斜率为53.6 mV/dec。稳定性通过长期电势周期和扩展电解确认催化剂的特殊耐用性。â2015 Elsevier Ltd.保留所有权利。
出生:20.06.1973; teve@dtu.dk; Twitter:@tvegge; https://www.linkedin.com/in/tejs-vegge-b1aa291/ Tejs Vegge教授一直是清洁能源材料的创新者,> 20年来,致力于加速清洁能源材料的发现和创新过程。他是高级电池材料,电催化和下一代清洁能源储能解决方案领域的国际领先专家。他领导了丹麦国家研究基金会先锋中心倡议“ Cap e X:先驱P2X材料发现中心”和电池界面基因组 - 材料加速平台(BIG-MAP)项目。他的方法本质上是基本的,但要明确关注商业生存能力。orcid:0000-0002-1484-0284; > 15.500引用; h -index = 56; h 5-index = 42(gs)。专业和学术背景
Thomas Guarr 博士是密歇根州立大学生物经济研究所的研发主任。他负责有机储能实验室,致力于通过开发用于电催化和储能的氧化还原活性有机化合物来帮助应对气候变化。该实验室的项目包括基于导电金属酞菁聚合物的超级电容器的制造和有机电池的开发。Guarr 博士于 1984 年获得罗彻斯特大学化学博士学位,此后一直与多家大学和公司合作开展研究。2014 年,他与他人共同创立了 Jolt 储能技术公司,以开发和商业化他的研究成果。他与他人共同撰写了多篇科学出版物,并拥有 75 多项专利。
金属有机骨架 (MOF) 代表了一类相对较新的材料,由于其独特的特性(例如多级孔隙率、活性金属中心、连接体/金属节点的多功能性和大表面积)而备受关注。在众多 MOF 中,Zr 基 MOF 表现出相对优异的化学和热稳定性,使其成为能源和环境应用的理想选择。作为 Zr-MOF,NU-1000 首次在西北大学合成。本文全面回顾了合成 NU-1000 MOF 以获得独特表面特性(例如,多样化的表面形貌、大表面积和特定的孔径分布)的各种方法,以及它们在催化(电催化和光催化)、CO 2 还原、电池、储氢、气体储存/分离和其他环境领域中的应用。该评论进一步概述了 NU-1000 MOF 及其衍生物在实际应用中开发所面临的当前挑战,并揭示了未来研究的领域。
摘要:质子交换膜水电解仪(PEM-WE)是一种著名的氢生产绿色技术。大规模开发的主要障碍是氧气进化反应(OER)的动力学。目前,对OER的酸稳定电催化剂的设计构成了电催化中的重要活性。本评论介绍了对氧气演化,反应机理和OER描述符的高级电催化剂设计的基本原理和策略的分析。对OER电催化剂的审查进行了从单一到多元素的元素组成。此外,总结了高渗透合金(HEAS)的目的(HEAS),用于设计高级材料的设计。brie tove the the的影响,对调节催化剂的电子特性有益的支持材料的影响。最后,给出了酸性OER电催化剂的前景。
结构破坏。Among the many transition metal-based catalysts, manganese oxides (MnO x ) have an abundance of valence states and crystal structures that exhibit excellent electrocatalytic performance in various electrochemical reactions, with MnO 2 showing unique catalytic activity and stability for the acidic OER, making MnO 2 -based materials show unprecedented promise in the field of OER.其中,基于MNO 2的材料在OER领域表现出了前所未有的前景。尽管基于锰的氧化物的电催化活性与其他金属(例如镍,钴和铁)没有相同的电催化活性,但锰是唯一与自然光合周期相关的金属,可确保其可持续性和更新。29 - 32 MNO 2具有许多对OER具有积极作用的优势,例如(1)存在大量缺陷边缘,可以通过提供更多贵金属的负载位点来改善催化活性; (2)MNO 2具有可调且可以符合不同应用的各种形态和电子结构; (3)酸性环境中的强腐蚀电阻率。MNO 2的多样性是由于其[MNO 6]的不同堆叠和连接模式所致。33α-MNO 2具有正交单位单元,其晶格由[2×2] [1×1]隧道结构组成,隧道尺寸约为4.6Å。 β -MNO 2具有金红石结构,其晶格由[1×1]隧道结构组成,隧道尺寸约为2.3Å。γ -MNO 2的晶格由[1×1] [2×2]隧道结构组成,隧道尺寸约为0.7Å。37 - 4034 - 36,因为MNO 2具有许多因素,例如低成本特性,丰富的缺陷边缘,常规隧道结构和独特的酸耐药性,可保证酸性OER的催化稳定性,因此MNO 2基于MNO 2的材料在OER领域具有良好的前景。MNO 2引起的OER过程涉及Mn 2+,Mn 3+和Mn 4+的氧化状态之间的可逆循环,以及氧物种的表面吸附和解吸。
Marepally, B.C. , Ampelli, C., Genovese, C., Sayah, R. Veyre, C. Dalverny, C. Thieuleux, Quadrelli, EA, Perathoner, S., & Centi, G. “通过有机金属途径制备的负载金属纳米粒子可促进 CO2 的电催化转化。” CO2 利用杂志,第卷50,页101613,(2021年)。 (如果因子 - 7.132)Venumbaka,MR、Akkala,N.、Duraisamy,S.、Saravanan,S.、Poola,PK、Rao,DS、Shrivatsava,AK、Marepally,BC*。今日材料:会议录,(2021)-(正在制作中)。 Venumbaka, MR、Raina, JP(Late)、Marepally, BC*,“利用 FDTD 研究金属结构的等离子体电场增强和耦合效应。”。今日材料:会议录,第卷47(9),(2021)。