רגולציה יעילה של המבנה והמאפיינים של פרובסקיטים היברידיים תחת לחץ?
Mar 07, 2022
הכתב למד מאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין כי צוות המחקר של פרופסור זנג ג'יאה ופרופסור חבר ג'ואו שיימינג ממרכז המחקר הלאומי Hefei למדעי החומר מיקרוסקייל והמחלקה לפיזיקה כימית פיתחו שיטה אוניברסלית להכנת זרזים אטומים בודדים על ידי תצהיר אלקטרוכימי. בשיטה זו, החוקרים הכינו בהצלחה 34 סוגים של זרזים אטומים בודדים, המכסים מגוון מתכות מעבר ומגוון מצעים., התוצאות הקשורות פורסמו לאחרונה בכתב העת Nature Communications.
זרזים אטומים בודדים משכו תשומת לב רבה בתגובות כימיות כגון הידרוליזה, הפחתת חמצן, הידרוליזה, הידרוגנציה של דו תחמוצת הפחמן והמרת מתאן בשל ניצול האטום המוגדל שלהם ומבנה אלקטרוני ייחודי. עם זאת, השיטות הנוכחיות לסינתזה של זרזים אטומים בודדים יש דרישות גבוהות יחסית על אטומים יחידים ומצעים, ולא ניתן להכין כל זרזים מתכת אטום יחיד על כל מצע. שיטות סינתזה אטום יחיד אדפטיביות הן בעלות משמעות רבה.
החוקרים ביצעו תצהיר אלקטרוכימי תחת מערכת שלוש האלקטרודה האלקטרוכימית, ובחנו את ההשפעה של תנאי התצהיר על היווצרות אטומים בודדים, ומצאו כי כאשר טעינת המתכת היא מתחת לגבול מסוים, ניתן להשיג אטומים בודדים; ואז יש היווצרות של אשכולות מתכת או חלקיקים, שינוי דומה לתהליך התגרענות בצמיחת גביש בשלב הנוזלי. על מנת להוכיח את האוניברסליות של השיטה, החוקרים השיגו בהצלחה זרזים אטומים יחידים המכסים מתכות תלת-ממדיות, 4d ו-5d על מצעים כגון קובלט הידרוקסיד, מוליבדן גופרתי, תחמוצת מנגן ופחמן מסומם חנקן, ואת מוכן לאחר האפיון המבני של זרז אטום יחיד, נמצא כי אותו זרז אטום יחיד המתקבל על ידי קתודה ותצהיר אנודה יש מבנים אלקטרוניים שונים, אשר מספק את האפשרות של היישום שלה בתגובות קטליטיות שונות.
תוצאות הניסוי מראות כי חלק מהזרזים המתקבלים על ידי תצהיר קתודי מראים ביצועים מצוינים בתגובת התפתחות המימן האלקטרוקטליטית. יחד עם זאת, כמה זרזים שהושגו על ידי תצהיר אנודי הראו גם ביצועים טובים בתגובת האבולוציה של חמצן אלקטרוקטליטי. בדיקות אלקטרוכימיות מראות כי המערכת יכולה להשיג צפיפות זרם הידרוליזה מלאה של 10 mA / cm2 עם פוטנציאל רק של 1.39 V, לשבור את השיא עבור הפוטנציאל הנמוך ביותר באלקטרוליטים אלקליין.
גישה אוניברסלית זו לא רק מזריקה חיוניות חדשה לתחום קטליזה אטומית אחת, אלא גם מספקת רעיונות חדשים ללמידה שיטתית של הקשר בין מבנה הזרז לביצועים בעתיד.
