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电化学沉积制备单原子催化剂的普适性方法
近日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心和化学物理系曾杰教授、周仕明副教授研究团队发展出了一套利用电化学沉积制备单原子催化剂的普适性方法，利用该方法研究人员成功制备出了34种单原子催化剂，覆盖了多种过渡金属和多种衬底。相关成果发表在《自然·通讯》上。发展对衬底和金属无选择性的普适性单原子合成方法具有重要意义。研究人员在电化学三电极体系下进行电化学沉积，并通过阴极沉积和阳极沉积获得了两种Ir1/Co(OH)2单原子催化剂。此外，研究人员又探究了沉积条件（前驱体浓度、沉积圈数和沉积速率）对单原子形成的影响，发现当金属的负载量低于某一限度时，可以获得单原子；高于这一限度时则有金属团簇或颗粒形成，这一变化类似于液相中晶体生长中的成核过程（图1）。电化学沉积制备单原子的机理研究。(a)阴极沉积示意图；(b)阳极沉积示意图；(c)在阴极沉积中，前驱体浓度、沉积量和单原子形成的关系；(d)在阳极沉积中，前驱体浓度、沉积量和单原子形成的关系。为了证明该方法的普适性，研究人员又在氢氧化钴、硫化钼、氧化锰、氮掺杂的碳等衬底上成功获得覆盖3d、4d、5d金属的单原子催化剂，并且对所制备的单原子催化剂的结构表征后发现，阴极和阳极沉积获得的同一单原子催化剂具有不同的电子结构，这为其在不同催化反应中的应用提供了可能。研究人员还对所得单原子催化剂在电催化水分解反应中的性能进行了探究。实验结果表明，阴极沉积所得的一些催化剂在电催化析氢反应中表现出了优异的性能，同时，阳极沉积所得的一些催化剂在电催化析氧反应中也表现出了良好的性能。该制备单原子催化剂的普适性方法不仅为单原子催化领域注入了新的活力，而且为今后系统性研究催化剂结构和性能之间的关系提供了新的思路。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-14917-6.pdf详细阅读：http://news.ustc.edu.cn/2020/0313/c15884a414545/page.htm
中国科学技术大学
2021-04-10
高铱单原子负载氧化镍用于高效电催化析氧
近日，南方科技大学材料科学与工程系副教授谷猛课题组、物理系副教授徐虎课题组联合俄勒冈大学教授冯振兴团队在单原子催化领域取得重要进展，相关研究成果在国际顶级学术期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上在线发表，并被选为封面论文。论文题目为“高铱单原子负载氧化镍用于高效电催化析氧（Ultrahigh-loading of Ir single atoms on NiO matrix to dramatically enhance oxygen evolution reaction）”。谷猛介绍，负载量难以提高是目前单原子催化剂发展的主要瓶颈之一，而这项研究不仅将单原子负载质量分数提高至18%，获得了目前同类材料报道中的最高负载量，还能使催化剂维持较高的活性和稳定性。另外，谷猛课题组博士后王琦通过这种方法，进一步获得了高负载量的Mn、Fe、Co、Ru、Ir、Pt等单原子掺杂NiO，验证了该制备方法的普适性，为单原子催化剂的研究提供了更实用且可靠的研究思路。
南方科技大学
2021-04-11
一种高性能乙烷氧化脱氢制乙烯催化剂
成果创新点 用于乙烯生产。乙烯是世界上产量最大的化学产品之 一，是一种重要的化工基础原料，目前石油化工产品中约 有 75%都是乙烯生产的，乙烯产品占有机化学品的 40%以上； 传统乙烯制备工艺为石脑油、乙烷蒸汽裂解技术，存在高 能耗以及副产物排放的问题。 传统乙烷蒸汽裂解生产乙烯方法反应温度在 1000 摄氏 度左右，能耗高；本方法反应条件温和，乙烯收率达到工 业生产要求，具有一定的市场前
中国科学技术大学
2021-04-14
一种高性能乙烷氧化脱氢制乙烯催化剂
用于乙烯生产。乙烯是世界上产量最大的化学产品之 一，是一种重要的化工基础原料，目前石油化工产品中约有 75%都是乙烯生产的，乙烯产品占有机化学品的 40%以上； 传统乙烯制备工艺为石脑油、乙烷蒸汽裂解技术，存在高能耗以及副产物排放的问题。 传统乙烷蒸汽裂解生产乙烯方法反应温度在 1000 摄氏度左右，能耗高；本方法反应条件温和，乙烯收率达到工 业生产要求，具有一定的市场前景。提供了与苛刻反应条件下乙烷无氧脱氢制乙烯工业路线相当乙烯收率的温和反应条件下（低于 450 摄氏度）乙烷氧化脱氢制乙烯反应催化剂，目前稳定性优于 200 小时。高性能高催化剂，该催化剂具有高乙烯收率，以及高稳定性的优势，能大大降低乙烷氧化脱氢制乙烯生产成本
中国科学技术大学
2023-05-17
一种空气电极高效电催化剂
本技术为了提升阴极氧还原反应速率，研发了一种金属钴为核、氮掺杂碳纳米材料为壳的阴极电催化剂，其表现出出色的阴极催化氧还原活性和稳定性，为锌空气电池及碱性燃料电池的大规模应用提供支撑。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
随着经济社会的发展及环境污染问题日趋严峻，开发新型、绿色的和高容量的清洁能源引起了人们的广泛关注。碱性电池由于其成本低廉、高的容量和安全性，在金属空气电池及碱性燃料电池中受到了广泛关注，特别是一次锌空气电池，目前广泛应用于便携式设备中，如助听器等。因此，开发高效、价格低廉和稳定性优异的阴极氧还原电催化剂对于提升锌空气电池的效率至关重要。
本技术为了提升阴极氧还原反应速率，研发了一种金属钴为核、氮掺杂碳纳米材料为壳的阴极电催化剂，其表现出出色的阴极催化氧还原活性和稳定性，为锌空气电池及碱性燃料电池的大规模应用提供支撑。
华中科技大学
2022-07-26
低成本、高性能燃料电池催化剂的合成方法
本项目为高分散负载高活性贵金属质子交换膜燃料电池催化剂的可控制备技术。采用低成本的原位还原技术制备了高性能的非铂基燃料电池催化剂，可用于氢-氧燃料电池，甲醇-空气燃料电池等系统中。质子交换膜燃料电池因其理论比容量高(33 kWh/kg)、电流密度大、工作温度低、污染小等优点成为最先进的二次能源新技术。 燃料电池的核心技术是制备高效、长寿命的电极材料催化剂。目前的商用催化剂主要是高负载量的铂基催化剂。西安交通大学电信学院杨光教授及其课题组在高性能、低成本催化剂的合成和应用上取得重大突破，开发出了钯基燃料电池膜电极催化剂的新型制备工艺，该制备技术所需设备简单、工艺路径易于实现，合成的催化剂性能类似于目前掺加60%铂的商用催化剂，实现了催化剂的无污染快速制备。该合成方法的最大优点是将燃料电池催化剂的功率成本降低到目前商用催化剂成本的2%。
西安交通大学
2021-04-11
高性能低铂燃料电池催化剂的产业化
设计一种有效结构来提高铂催化剂的活性和稳定性，切实地大幅度降低铂金属的用量，同时具有易于放大推广的特点，对于推动燃料电池产业化发展具有重要意义.本项目涉及专利2项。
南京大学
2021-04-14
掺杂型石墨烯负载PtRu合金纳米电催化剂
小试阶段/n本成果属于燃料电池催化剂技术领域。具体涉及一种掺杂型石墨烯负载PtRu合金纳米电催化剂及其制备方法。直接甲醇燃料电池具有结构简单、低温启动速度快、燃料廉价易得、清洁无污染、比能量高和能量转换效率高等特点，有望成为未来便携式电子产品以及电动汽车、飞机等化石能源替代品。Pt是已知的对甲醇电氧化催化活性较好、使用较广泛的催化剂，然而其存在成本过高易CO中毒等问题。采用PtRu合金、以掺杂型石墨烯为载体作为直接甲醇燃料电池阳极催化剂，能有效提高催化剂的活性和利用率。本成果克服了现有技术缺陷，提供
武汉科技大学
2021-01-12
一种纳米 Pd 电催化剂的制备方法
本发明公开了一种纳米 Pd 电催化剂的制备方法，包括六角相溶致液晶的制备、Pd 盐 前驱体的还原和后处理各单元过程，通过反应时间、光照强度等的改变对生成的纳米 Pd 的 形貌进行调控。本发明制备的纳米 Pd 电催化剂的形貌和尺寸可控、可调，视反应时间、灯 泡瓦数不同，获得尺寸和形貌可控的纳米 Pd 电催化剂，适合用于电催化甲醛等有机小分子 类作电催化剂。本制备方法条件温和，过程简单，生产周期短，产物均匀，易于规模化生产。
安徽理工大学
2021-04-13
高效的二氧化碳电催化剂
通过将酞菁铜（CuPc）分子与碳纳米管复合，得到了高效的二氧化碳电催化剂。它可以在较低过电位下将二氧化碳高选择性地还原为甲烷，其法拉第效率达到66%（图3），是目前产甲烷的活性最高的电催化材料。不同于该课题组此前报道的单分散的CoPc/CNT催化剂（Nat. Commun. 2017,8,14675），CuPc分子晶体以堆积状态分散于CNT之中（图3b）。原位在线X射线吸收（XAS）研究发现，堆积状态下的CuPc分子在催化工作电位下会自发转变为尺寸为2nm左右的铜纳米团簇，是高催化活性位点；当停止催化反应后，铜纳米团簇又会可逆地回到CuPc分子结构（图3c-e）。不同于CuPc，另外两种铜配合物HKUST-1和[Cu(cyclam)]Cl2在催化反应电位下都不可逆地转变为金属铜微米枝晶，因此催化活性和选择性远低于CuPc/CNT
南方科技大学
2021-04-13