تنظیم موثر ساختار و خواص پروفسکیت های هیبریدی تحت فشار؟
Mar 07, 2022
این خبرنگار از دانشگاه علم و صنعت چین دریافت که تیم تحقیقاتی پروفسور زنگ جیه و دانشیار ژو شیمینگ از مرکز ملی تحقیقات هفی برای علوم ماده میکرومقیاس و دپارتمان فیزیک شیمیایی روش جهانی را برای تهیه کاتالیزورهای تک اتم با رسوب الکتروشیمیایی توسعه داده اند. محققان با استفاده از این روش با موفقیت 34 نوع کاتالیزور تک اتم را آماده کردند که انواع فلزات گذار و انواع بسترها را پوشش می دادند. نتایج مرتبط به تازگی در Nature Communications منتشر شده است.
کاتالیزورهای تک اتم توجه گسترده ای را در واکنش های شیمیایی مانند هیدرولیز، کاهش اکسیژن، هیدروژناسیون دی اکسید کربن، و تبدیل متان به دلیل بهره برداری از اتم حداکثر شده و ساختار الکترونیکی منحصر به فرد خود به خود جلب کرده اند. با این حال، روش های فعلی برای سنتز کاتالیزورهای تک اتم دارای الزامات نسبتاً بالایی بر روی اتم ها و بسترهای واحد هستند و نمی توان هیچ کاتالیزور تک اتم فلزی را بر روی هر بستر آماده کرد. روش های سنتز تک اتم تطبیقی از اهمیت زیادی برخوردارند.
محققان رسوب الکتروشیمیایی را تحت سیستم سه الکترود الکتروشیمیایی انجام دادند، و به بررسی تأثیر شرایط رسوب بر تشکیل اتم های واحد پرداختند، و دریافتند که وقتی بارگذاری فلز زیر حد خاصی قرار گیرد، می توان اتم های واحدی به دست آورد؛ سپس تشکیل خوشه های فلزی یا ذرات وجود دارد، تغییری شبیه به فرایند هسته بندی در رشد کریستال در فاز مایع. محققان به منظور اثبات جهانی بودن روش، کاتالیزورهای تک اتم را با موفقیت به دست آورد که 3d را پوشش می داد، 4d، و فلزات 5d بر روی بسترهایی مانند هیدروکسید کبالت، سولفید مولیبدن، اکسید منگنز، و کربن آلاییده شده با نیتروژن، و آماده شده پس از شخصیت پردازی ساختاری کاتالیزور تک اتم، مشخص شد که همان کاتالیزور تک اتم به دست آمده توسط کاتد و رسوب آند ساختارهای الکترونیکی متفاوتی دارد، که امکان کاربرد آن را در واکنش های کاتالیزوری مختلف فراهم می کند.
نتایج تجربی نشان می دهد که برخی از کاتالیزورهای به دست آمده توسط رسوب کاتدی عملکرد بسیار خوبی را در واکنش تکامل هیدروژن الکتروکتالیتیک نشان می دهند. در عین حال برخی کاتالیزورهای به دست آمده توسط رسوب آنودیک نیز عملکرد خوبی در واکنش تکامل اکسیژن الکترو کاتالیزوری نشان دادند. آزمایش های الکتروشیمیایی نشان می دهد که سیستم می تواند به چگالی جریان هیدرولیز کامل ۱۰ میلی ات بر سانتی متر مربع با تنها پتانسیل ۱٫۳۹ وات دست یابد و رکورد کمترین پتانسیل در الکترولیت های قلیایی را بشکند.
این رویکرد جهانی نه تنها نشاط جدیدی را به زمینه کاتالیزور تک اتم تزریق می کند، بلکه ایده های جدیدی را برای مطالعه سیستماتیک رابطه ساختار کاتالیزور و عملکرد در آینده فراهم می کند.
