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中国科大在同步辐射揭示能量转化过程的研究中取得重要进展
发表日期:2019-05-15 21:36| 来源 :本站原创 | 点击数:
本文摘要:中国科大报 学校召开全校干部大会 颁布发表录用我校新一届带领班子 中国科大发觉首例磁星驱动的X射线暂现源 中国科大在可见光催化脱羧偶联反映范畴取得主要冲破 中国科大在实现哺乳动物裸眼红外图像视觉上取得进展 学校召开贯彻落练习近平总书记调查中国科大

  中国科大报

  学校召开全校干部大会 颁布发表录用我校新一届带领班子

  中国科大发觉首例磁星驱动的X射线暂现源

  中国科大在可见光催化脱羧偶联反映范畴取得主要冲破

  中国科大在实现哺乳动物裸眼红外图像视觉上取得进展

  学校召开贯彻落练习近平总书记调查中国科大主要讲话精力座谈会

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  中国科大在同步辐射揭示能量转化过程的研究中取得主要进展

  2019-01-02

  操纵光电能量驱动实现可再生能源的无效转化,是建立现代绿色能源的环节手艺。催化材料可以或许加快并高效完成能量的转化,而且催化反映过程往往都是发生在材料的表界面。因而,探明在服役形态下催化材料的表界面原子和电子的动态变化过程以及能量转化机制具有主要意义。

  在工业现实使用的电催化能量转化反映情况中,因为催化材料与电解质溶液接触的固-液表界面处的活性核心和吸附反映物的浓度极低、以及活性位原子布局随外加电场的动态变化,给探测实在反映活性位点的布局和两头过渡态形成了很大的坚苦和挑战。高亮度的先辈同步辐射光源为研究这一亟待冲破的电催化能量转化机制问题供给了契机,高度活络的同步辐射X射线接收精细布局谱学(XAFS)手艺就可以或许在工作服役前提下对上述科学问题进行原位及时的在线探测。

  近日,中国科学手艺大学国度同步辐射尝试室韦世强传授、姚涛教讲课题组与化学与材料科学学院杨金龙教讲课题组合作,成长了原位同步辐射XAFS手艺连系理论计较,切确辨别出钴基催化剂在电催化析氢反映过程中活性位点的实在布局和动态演化过程,研究功效于2019年1月1日在线颁发在《天然·催化》期刊上(Nature CatalysisDOI:10.1038/s4-5)。

  图片申明:催化材料(下)协助水分子分化出氢分子,同步辐射储存环中引出来一束电子束(图左),照在材料反映的概况,将这个过程精细反映出来,即图片上方的水滴中催化材料活性位发生的水解氢过程。/美术设想:崔劼

  研究团队依托合肥、北京和上海同步辐射光源成立了在线OperandoXAFS测试安装,及时监测高度均一的钴基单原子催化材料在碱性电催化析氢反映情况下原子和电子布局的演变过程。研究人员察看到,在反映过程中该催化材料并非一直维持初始的“Co1-N4”布局,而是先辈行自我优化,吸附溶液中的氢氧根离子构成高氧化态的“HO-Co1-N2”活性核心,跟着电位的添加,水吸附到活性核心生成“H2O-(HO-Co1-N2)”反映两头体。理论计较证明了这些两头体构型并进一步揭示了反映的机理。机能尝试表白,此高活性的催化材料在析氢反映中仅需89 mV过电位即可达到10 mA·cm-2的电流密度,机能和不变性均已接近目前贸易贵金属铂碳纳米催化剂,展示了其潜在的使用前景。

  此项工作中,研究团队操纵原位同步辐射谱学手艺发觉了活性位在电催化反映过程中的高度敏感性,揭开了催化材料在现实工作形态中的实在面纱。这种原位同步辐射谱学手艺同样合用于研究其它光电能量转化反映中催化材料表界面的动态过程,此发觉也为从原子标准探究催化活性核心布局和反映机理供给了尝试根本和理论指点,并为此后设想高效的能量转化材料供给了新的思绪。

  中国科大博士生曹林林、特任副研究员罗其全和博士后刘炜是论文的配合第一作者。该研究获得了科技部重点研发打算、国度天然科学基金、中科院青年立异推进会专项资金等项目标赞助。

  附论文链接:

  (国度同步辐射尝试室、化学与材料科学学院、科研部)

  主办:中国科学手艺大学 承办:旧事核心 手艺支撑:收集消息核心

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