氧電催化劑是許多綠色能源技術的關鍵一環,目前受到廣泛的關注,但是氧電催化劑的動力學緩慢問題是個巨大挑戰,需要人們開發新型氧催化劑。
有鑒于此,吉林大學管景奇教授等綜述基與反應機理和原位表征技術,研究氧電催化劑的結構-性能關系。
本文要點
(1)
總結了形貌和結構對電催化劑性能的影響,隨后對實驗/理論計算與器件有關的應用的結合的角度對目前各種材料范疇的先進電催化劑進行討論。最后,對催化劑未來發展面臨的挑戰進行討論,因此能夠促進氧電催化劑的工業化。
(2)
對單原子催化劑、合金催化劑、MOF/COF等不同種類的氧電催化劑的最新發展進行總結,并且與Zn-空氣電池、燃料電池等器件應用進行結合討論。目前大規模應用氧電催化劑的發展仍處于早期,而且還面臨著一些困難。一些問題需要解決,包括:在活性和穩定性之間進行平衡;氧電催化劑的動力學和熱力學不匹配,需要開發具有優異催化活性和穩定性的氧電催化劑;堿性條件的成本太高;如何從原子尺度優化催化劑的表面積和催化活性位點結構;需要開發大量制備氧催化劑的方法;器件優化存在較大的空間。
參考文獻
Jingyi Han, Jingru Sun, Siyu Chen, Siying Zhang, Luoluo Qi, Anaer Husile, Jingqi Guan, Structure–Activity Relationships in Oxygen Electrocatalysis, Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202408139
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202408139