综合新闻 News
联系我们
  • 客服服务电话:021-64321087
  • 商业服务电话:021-64321087
  • 技术服务电话:021-64321087
  • 联系人:崔老师 
  • 服务邮箱:shxtb@163.com
  • 地址:上海市徐汇区桂林路100号8号楼107室

用于电催化反应的稀土基纳米材料的合理设计

日期: 2025-05-15
浏览次数: 668

来源:ACS Publications

开发电能储存和转换设备对于实现可再生能源(如风能和太阳能)的使用以及减少大气中的 CO 至关重要2排放。然而,许多电催化反应涉及多个质子-电子转移路径,受高反应势垒和缓慢动力学的限制,导致能量转换效率不令人满意。设计和开发催化剂是实现高效能源转换的迫切需求。大量研究表明,在金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物和其他具有电催化活性的载体材料中引入稀土元素,可以通过改变催化剂表面的亲氧性、电子结构和几何效应来有效调节反应性和选择性。例如,稀土基纳米材料催化的 CO2还原反应 (CO2RR) 已经实现以增强 CH4通过选择合适的稀土元素来改变催化剂表面的亲氧性,从而提高选择性。亲氧性的差异可以控制中间体的吸附类型和 *CO 加氢效率。此外,据报道,由大半径稀土元素引起的支架晶格畸变可以减少不成对的 d 轨道电子数,从而促进 *OH 吸附和析氧反应 (OER) 活性。同样,研究表明,稀土氧化物的引入有利于防止反应过程中过渡金属离子的溶解,突出了稀土元素对稳定性的贡献。因此,人们普遍认为,由于稀土基纳米材料具有独特的化学性质,可以为解决电催化领域的剩余挑战提供巨大的潜力。

值得注意的是,由于稀土元素对电催化反应无活性,因此主要用作助催化剂以提高载体的催化性能。大量研究表明,稀土元素在载体中的位置对催化性能有显着影响。稀土元素在载体中位置的差异可以改变稀土基纳米材料的局部结构,包括键长、键角和配位数,因此可能会改变与催化性能相关的多种物理和化学性质。出于这个原因,根据稀土元素在载体中的位置对稀土基纳米材料进行分类和理解可以为更好的催化剂设计提供信息。稀土基纳米材料可进一步分类如下:晶格、表面和界面结构。晶格结构表现出稀土元素掺入支撑晶格中的特性,形成化合物,合金和掺杂纳米材料。当孤立的稀土原子加载到支架表面时,它们会产生表面结构。这些材料被称为金属原子利用率高的稀土单原子材料。通过在稀土化合物和其他金属化合物之间构建异质结构,例如金属/稀土氧化物/金属 (M/REO)x),金属氧化物/稀土氧化物 (MOx/REOx),金属硫化物/稀土氧化物 (MSx/REOx),和其他材料,生成界面结构。尽管稀土基纳米材料的合成和原始结构鉴定取得了重大进展,但反应系统的复杂性,包括催化剂和电解质之间的界面结构、电解质中的阳离子和阴离子以及原位条件下的反应微环境,阻碍了对稀土元素作用的全面理解。一旦在催化过程中发生结构演变,对反应机制和活性位点特征的理解就变得更具挑战性。在这种情况下,将原始结构与性能之间的关系应用于设计高效的稀土基纳米材料是很困难的。

随着现代表征技术的发展,在理解结构演变和反应机制方面,已经提出了对稀土基纳米材料的重大突破。因此,本文旨在提供稀土元素位置、电催化性能和反应机理之间的潜在联系(图 1)。我们将具体描述控制稀土元素在载体中位置的合成方法及其表征,然后介绍用于各种电催化反应的稀土基纳米材料的最新进展。此外,将总结当前用于揭示反应机理的原位表征技术,包括原位时间分辨技术,空间分辨技术和能量分辨技术。强调稀土位置在给定催化过程载体中的作用将指导未来应用于电催化反应的高活性和稳定的稀土基纳米材料的设计。




Hot News / 相关推荐
  • 2026 - 07 - 21
    点击次数: 6
    2026年7月20日下午,市商务委召开2026上海进出口公平贸易工作会议。市商务委副主任王超出席会议并讲话。会上,商务部贸易救济调查局、上海海关相关负责同志及实务专家分别就贸易调整援助政策及进口贸易救济调查、非关税减让措施、出口管制和经济制裁的新动态与应对等内容作授课。全市各区商务部门的相关负责同志,以及全市近50家进出口公平贸易工作站负责人员,共计80余人参会。上海市稀土协会秘书长崔中倪在会上作...
  • 2026 - 07 - 21
    点击次数: 4
    2026年7月20日下午,市商务委召开2026上海进出口公平贸易工作会议。市商务委副主任王超出席会议并讲话。会上,商务部贸易救济调查局、上海海关相关负责同志及实务专家分别就贸易调整援助政策及进口贸易救济调查、非关税减让措施、出口管制和经济制裁的新动态与应对等内容作授课。全市各区商务部门的相关负责同志,以及全市近50家进出口公平贸易工作站负责人员,共计80余人参会。上海市稀土协会秘书长崔中倪在会上作...
  • 2026 - 07 - 21
    点击次数: 6
    来源:X-MOL镧系系 4f 轨道的固有屏蔽导致磁交换弱,这一根本性限制可以通过使用自由基桥配体来解决。在这项工作中,我们采用了电子缺失配体 3,6-bis(2,2′-二吡基)-1,2,4,5-四甲苯(bbpytz),并通过有意控制 bbpytz 和 Ln(acac)3 的化学计量,制备了一系列二核和三核镭系配合物。该方法得到了双核复形 [LnIII2(bbpytz•–)(μ2–OH)(acac)...
  • 2026 - 07 - 21
    点击次数: 6
    来源:X-MOL由于配位键的不稳定性以及配位数和几何形状的变化,镧系-有机框架(LnOFs)在外部刺激(光、热和溶剂)下常会发生单晶到单晶(SCSC)的转变。然而,室温湿度(RT)诱导的 SCSC 转变在三维 LNO 中仍然极为稀少。本文报告了两个三维 LNOF 中 RT 中由湿度诱导 SCSC 转变的罕见实例。针状 SCs,(NH 4 )[LnL 2 ]·4DMF(Ln = Eu,1;...
  • Copyright ©Copyright 2018  2020 上海市稀土协会 All Rights Reserved 沪ICP备2020034223号-1  沪公网安备 31010402010140号
    主办单位:上海市稀土协会 指导单位:上海市稀土材料开发应用办公室 承办单位:上海稀土产业促进中心 
    犀牛云提供企业云服务