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        三維石墨烯負載單原子用于能源存儲與轉化

        2019-05-22 11:40:18

        高效電化學儲能器件的設計(如燃料電池和金屬空氣電池)是實現能源存儲與轉化的關鍵。其中,氧還原反應、氫析出反應、氧析出反應、二氧化碳還原反應及甲醇氧化反應等是電化學儲能的基礎。


        因此,在電化學反應過程中,構建高效催化劑是提高能源轉化率的重要因素。在各種催化劑中,單原子催化劑由于其高原子利用率、優異催化活性及良好選擇性在能源存儲與轉化領域展現出很好的應用前景。但是,單原子的高表面能使得其在合成和電化學反應過程中容易發生團聚,極大地降低了催化活性和循環壽命。

        目前,將單原子負載于碳材料基底是解決單原子催化劑在合成過程中的團聚現象和提高其催化性能的常見策略。在不同碳材料中,三維石墨烯由于其大比表面積、高導電性、以及可調控的表面性質,常用于負載單原子,而且三維石墨烯負載的單原子通常表現出優異電化學性能。


        近日,南開大學化學學院牛志強研究員課題組總結了近期三維石墨烯負載單原子在能源存儲與轉化領域的研究進展。本論文首先詳細闡述了三維石墨烯負載單原子的設計策略、表征手段及制備方法對三維石墨烯負載單原子的影響。三維石墨烯表面可調控的官能團不僅可作為活性位點穩定單原子,同時也可作為催化位點協同提高單原子催化活性及循環壽命,有效拓寬了三維石墨烯負載單原子在能源存儲與轉化領域的應用。


        因此,他們全面總結和分析了三維石墨烯負載單原子在氧還原反應、氫析出反應、氧析出反應、二氧化碳還原反應及甲醇氧化反應等領域中的催化性能及機理。Z后,他們對三維石墨烯負載單原子在能源存儲和轉化過程中面臨的問題及其應用前景進行了展望。本論文不僅為單原子在三維石墨烯上的構筑提供新的思路,而且為三維石墨烯負載單原子催化劑在能源存儲與轉化領域的應用提供新的視角。

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