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“乓球结构”催化剂大大降低了电解水的制氢成本

“乓球结构”催化剂大大降低了电解水的制氢成本

近日,从中国科学技术大学获悉,宋力教授和姜军教授合作研究电解水中的产氢,使用最好的催化金属铂巧妙地设计了尖端的“乒球结构”催化剂。与商用铂碳催化剂相比,金属铂用量仅为原来的七分之一,大大降低了催化剂的成本。相关结果今天发表在《自然与能源》(Nature and Energy)网站上。

传统催化剂的催化过程一般发生在催化剂表面,参与反应的几个原子是单一的或相邻的。传统铂催化剂表面的铂原子过于忙碌,内部的铂原子只能无所事事。你如何让催化剂中的铂原子不吃大锅,并且每一个都移动?

研究团队选择了单位质量表面最大的球形,将之前的扁平催化剂变成了单一的“球”,将之前局限于二维平面的反应变成了三维反应。同时,每个铂原子都位于一个球面上,确保它们都是“生产线”。因此,催化剂形成一个“球”,其顶端布满了针。每个尖端都是单原子铂。没有“人”能躲在它后面。姜军教授说:“这个设计还带来了一个惊喜的附加效果。理论模拟表明,弯曲的球面会在尖端铂原子处形成很强的局部电场,相当于在铂原子脚上加一个加速爬行器。,可以进一步提高催化效率。”

实验结果表明,电解液中的反应物通过针表面的“乒乓球”时,氢的生成速率大大提高。

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