木质素是产生生物质芳香族化合物的最有前途的候选者。然而,挑战在于在轻度条件下木质素单体之间的C键裂解,因为这些键具有高解离能。电化学氧化允许轻度切割C -C键,被认为是一种有吸引力的解决方案。为了在木质素的价值中实现低能消耗,使用高效的电催化剂是必不可少的。在这项研究中,开发了一种精心设计的催化剂,该催化剂由掺杂二氧化镍(Oxy)氢氧化物的钼二硫化物异质结的精心化催化剂。在高价状态下钼的存在促进了丁基氢过氧化物的吸附,从而导致临界自由基中间体的形成。此外,掺杂掺杂的掺杂掺入镍的电子结构,从而导致较低的能屏障。结果,异质结催化剂在木质素模型化合物中裂解Cα -Cβ键的选择性为85.36%,在环境条件下达到了93.69%的底物转换。此外,电催化剂解聚了有机溶质木质素(OL)的49.82 wt%的可溶性级分,导致高达13 wt%的芳族单体的产率。很明显,还使用工业牛皮纸木质素(KL)证明了制备的电催化剂的有效性。因此,这项研究提供了一种实施木质素精炼中电催化氧化的实用方法。
摘要一系列具有SRLAAL配方1/2 m 1/2 O 4(M = M = Mn,Fe,Co)的一系列氧化物已合成,并且已经研究了其电催化活性的一半反应水,氧气裂解的一半反应,氧气进化反应(OER)和氢进化反应(她)。这些分层的氧化物由八面体配位的al/m金属组成,其中八面体被碱土/稀土阳离子分离。在合成的材料中,SRLAAL 1/2 CO 1/2 O 4显示出最佳性能,从Tafel方法评估的OER和她的OER和HE的较低的OER和她的较快反应动力学可以明显看出。通过多种因素的组合来解释SRLAAL 1/2 CO 1/2 O 4的性能,包括CO的较高的电负性引起的债券共价,以及MN和FE的较高的电负性,以及Trivalent Cobalt的良好电子构型。重要的是,电导率研究表明电荷转运与电催化活性之间的相关性,其中最活跃的催化剂还显示出最高的电导率。
为了研究 PTFE 膜上合金膜化学组成的形貌和空间分布,进行了电子显微镜检查。SEM 图像表明 AuAg、AuPd 和 AgPd 二元合金膜共形沉积在 PTFE 膜上,保持了 GDE 的纤维性质(图 1c 左图和补充图 1)。此外,所有合金膜在不同成分中都表现出相似的形貌。对由 Au、Ag 和 Pd 组成的每种二元合金的 SEM-EDS 分析表明,所有金属均匀分布在 PTFE 膜上,没有明显的二次相沉淀。横截面透射电子显微镜-能量色散谱 (TEM-EDS) 图像也证实了 Au 3 Ag 1 Pd 3 催化剂的形成,整个膜厚度具有均匀的化学组成(图 1d)。
: 对于经济有效地驱动OER,研制出耐用的电催化剂至关重要。[5–9] 为了应对这一挑战,最近,基于非贵重过渡金属(TM:Fe、Co、Ni、Mn)的金属间化合物由于其低电阻率、可调的成分和独特的晶体结构而受到了特别的关注。[10–15] 目前对基于金属间化合物的OER电催化剂的研究集中在合金化TM和准金属(例如,B、Si、Ge、As)或贫金属(例如,Al、Ga、Sn、Bi)。[16–25] 在这些金属间化合物中,TM物质严格地原位转化为活性TM(氧)氢氧化物,而非金属在碱性OER过程中大部分从结构中浸出,导致活性纳米域的形成,从而增强催化活性。 [17,18] 此外,在大多数情况下,虽然块体金属间化合物的表面会经历重构,但其内部仍能很好地保留,从而形成具有高导电性的独特核壳结构。[21] 另外,金属间化合物也可以根据结构中非金属的尺寸和类型在施加的OER电位下完全转变,形成多孔的块体活性催化剂。[15] 尽管已经取得了令人瞩目的进展,但块体金属间化合物的转变速度比块体金属间化合物快得多。
氧化态通常由 Mo 2 C 的表面氧化引起,迄今为止,它们在 Mo 2 C 基催化剂的 HER 中的作用很少受到关注。O – Mo – C 界面可能在 Mo 2 C 催化剂中普遍存在,尽管这方面尚未得到详细研究。这是一个值得注意的疏忽,因为高度氧化的 Mo 中心很可能是从质子产生 H 2 的生产位点。在这项工作中,我们旨在探究薄而明确的氧化层和 O – Mo – C 界面对 N 掺杂碳负载的 Mo 2 C 的 HER 活性的作用。通过热解涂有钼-单宁酸配位聚合物的 ZIF-8 纳米晶体,成功制备了超细 b-Mo 2 C 纳米粒子 (b-Mo 2 CNP),该纳米粒子被限制在 N 掺杂多孔碳的空心胶囊内 (表示为 b-Mo 2-C@NPCC)。我们进一步发现,当暴露在空气中时,钼原子的表面层立即原位氧化为原子 Mo-O 表面层。这种方法确保了表面氧化的 Mo 原子和下面的 b-Mo 2 C 之间的强界面耦合,从而创建了优化的 O-Mo-C 表面电子转移途径,以实现高效的电催化。由于具有丰富的O – Mo – C界面,b -Mo 2 C@NPCC表现出优异的HER电催化活性,在0.5 MH 2 SO 4和1 M KOH中仅需80和132 mV的过电位即可达到10 mA cm 2 的催化电流密度。相应的Tafel斜率非常低(在H 2 SO 4中仅为40 mV dec 1,在KOH中仅为49 mV dec 1)。理论计算证实了O – Mo – C纳米界面对b -Mo 2 - C@NPCC优异的HER性能的益处。我们的工作为合理开发下一代HER催化剂铺平了新道路。
maggie@lingenfelder-lab.com从简单的愿望到“看到原子”到探索绿色能源应用的电子旋转的旅程,这反映了我们对过去几十年来原子和亚原子世界的理解时的深刻进步。这些进步不仅在智力上令人满意,而且具有应对全球挑战的潜力,例如可持续能源。在我们的研究小组中,我们通过创建自定义的纳米结构材料来应对可持续能源的挑战,从而从自然界(生物仿生)中汲取灵感,从而整合了界面化学和表面物理学的基本原理。在此演示文稿中,我在光合作用过程中汲取灵感,以设计驱动电催化能量转换过程的土壤丰富的材料:例如CO 2电源和水分裂。使用尖端扫描探针显微镜使我们能够通过原位成像可视化纳米级的动态电化学过程[1]。我们收集的详细原子尺度信息激发了我们的进一步探索:使用利用电子旋转来增强电催化转换过程的非常规策略[2-4]。这种创新的方法使我们能够开发出最先进的材料,这些材料的电催化效率高两到三倍[3-4]。参考文献[1] Hai Phan,T.,Banjac,K.,Cometto,F。等。在Operando CO2电气中,电势控制的Cu-nanocuboid和石墨烯覆盖的Cu-nanocuboid的出现。纳米莱特2021 21,2059-2065。[2] Vensaus,P.,Liang,Y.,Ansermet,JP。等。通过磁场对质量传输的影响增强电催化。自然社区。2024,15,2867。[3] Liang,Y.,Banjac,K.,Martin,K。等。通过手性分子官能化杂交2D电极的手性分子官能化增强了电催化氧的进化。自然公共2022,13,3356。[4] Y. Liang,M。Lihter,M。Lingenfelder,用于清洁能量的电催化中的自旋控制。isr。J. Chem。 2022,62,e202200052。J. Chem。2022,62,e202200052。
Xuedong Du、Mehmet Oturan、M. Zhou、Nacer Belkessa、P. Su 等人。用于电催化高级氧化过程的纳米结构电极:从材料制备到机制理解和废水处理应用。应用催化 B:环境,2021 年,296,第 120332 页。�10.1016/j.apcatb.2021.120332�。�hal-03261468�
基于微电极上葡萄糖电氧化的紧凑型电化学装置[1-4]具有广泛的应用范围,包括食品工业(果汁中葡萄糖含量的分析)[5,6]和医学(作为植入式心脏刺激器的电源和血液中的葡萄糖传感器)[7-10]。在宏观紧凑电极上最大化电流(和功率)密度的一种方法依赖于纳米结构表面,这增加了电化学活性的比表面积。纳米多孔阳极氧化铝(AAO)提供了一个有趣的模板系统,可通过涂敷电催化剂来创建此类电极。它们平行的圆柱形孔隙的几何形状有利于在紧凑的体积中提供高表面积,同时允许有效地往返于表面的运输,从而优化系统的整体催化活性[11-13]。 AAO 作为模型模板系统最吸引人的特点是可以根据制备参数(阳极氧化电压和持续时间、电解质类型、随后的各向同性化学蚀刻)直接控制几何参数(孔径和长度、孔间距)[14,15]。AAO 模板合成的制备技术得到了广泛的研究:开发了不同质量的合成方法
Paul Morandi,Valerie Flaud,Sophie Tingry,David Cornu,Yaovi Holade。 tart酸调节具有可调性能的基于偶有的材料的晚期合成,用于过氧化氢的电催化产生。 材料化学杂志A,2020,8(36),第18840-18855页。 10.1039/d0ta06466a。 hal-02963825Paul Morandi,Valerie Flaud,Sophie Tingry,David Cornu,Yaovi Holade。tart酸调节具有可调性能的基于偶有的材料的晚期合成,用于过氧化氢的电催化产生。材料化学杂志A,2020,8(36),第18840-18855页。10.1039/d0ta06466a。hal-02963825
抽象响应紧迫的需求,以减轻由于化石燃料消耗而导致的气候变化影响,因此有一个集体推动向可再生和清洁能源过渡。但是,此举的有效性取决于超过当前锂离子电池技术的有效储能系统。与其他系统相比,具有明显高理论特异性容量的锂氧电池已成为有前途的解决方案。然而,在排出产品形成过程中,较差的阴极电极电导率和缓慢动力学的问题限制了其实际应用。在这项工作中,首先基于原理的密度函数理论用于研究β12-硼苯苯苯甲;作为高性能锂氧气电池的阴极电极材料的电催化特性。计算了β12-硼苯锂的吸附能,电荷密度分布,吉布斯自由能的变化以及超氧化锂(LIO 2)的扩散能屏障。我们的发现揭示了一些重要的见解:发现吸附能为-3.70 eV,这表明LIO 2在放电过程中保持固定在材料上的强烈趋势。LIO 2和β12-硼苯基底物之间的电荷密度分布中的动力学表现出复杂的行为。对吉布斯反应的自由能变化的分析产生的过电势为-1.87 V,该中等值表明在排放产物形成期间自发反应。最有趣的是,状态和频带结构分析的密度表明,在LIO 2吸附后,材料的电导率得到了保留,并提高了材料的电导率。此外,β12-硼苯二苯乙烯的扩散能屏障相对较低,为1.08 eV,这意味着LIO 2的毫不费力地扩散,并且放电过程的速率增加。最终,预测的β12-硼烷的电子特性使其成为有效锂氧气电池的阴极电极材料的强大候选者。