图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Invited speech金属催化位点局域电子态调控

编号：249 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-16 12:04:24 浏览：75次收藏取消收藏

2024-05-12 08:40

20min

[K] 论坛10：能源催化与传感 [K-1] 论坛10上午

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摘要

氢具有绿色环保、燃烧值高和可存储等优点，是迈向国家“双碳”目标的重要能源。电分解水被认为是制取高纯氢气的优选低碳方式，其核心在于高效电催化剂的设计研制。针对阴极表面氢易吸难脱、阳极易氧化重构失稳、阴/阳极氧化还原性相反难耦合等难题，本研究提出了金属催化位点局域电子态的阴阳极适配优化思路，主要取得以下成果：（1）针对阴极析氢反应（HER）中金属位点表面氢“吸强脱难”问题，提出了将金属与弱吸附性的非金属元素配位耦合来提升析氢动力学的解决思路，在学界常用的金属d带中心理论之上，拓展创新了界面d带-p带中心邻近度调控新机制，实现了7倍于商业Pt/C的国际同期最优HER性能；（2）为了规避析氧反应（OER）中催化材料表面重构的负面影响，发展了“金属位点限域抗氧化重构”的独特解决途径，揭示了金属-O键极化度对OER催化路径的调变机制，建立了抑制OER金属位点表面重构的限域电子结构设计路线，OER活性与稳定性大幅度提升；（3）针对HER-OER得失电子性相反难耦合实现双功能的理论与技术问题，提出了界面极化电场分离HER/OER反应场所的学术思路，厘清了金属位点非平衡电子态是HER/OER双功能催化的驱动本质，实现了全电解水催化器件应用性能的大幅度提升。