首頁 > 院所動態(tài)新聞 > 工作動態(tài)
為實現(xiàn)零碳經濟,設計高效、低成本的陽極催化劑是實現(xiàn)電解水綠色制氫和生物質電氧化升級的關鍵。由于固有的氧化還原特性,鎳基非貴金屬電催化劑被認為是潛在的候選者,但對鎳位點配位環(huán)境的活性調控機制仍然缺乏深入理解。
近日,中國科學院上海硅酸鹽研究所王家成研究員團隊在前期研究中發(fā)現(xiàn)磷酸根陰離子可有效調控鎳位點的電子結構,增強鎳氧共價性,提升其析氧活性(Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 3773-3780; VIP)。在此基礎上,該團隊首次提出了含氧陰離子調控鎳基電催化劑配位環(huán)境的設計理念,揭示了含氧陰離子在甲醇氧化反應中的不同作用機制。該工作通過對鎳基類金屬(NiPx、NiSx和NiSex)進行陽極電化學氧化,原位構建具有不同含氧陰離子配位的無定形羥基氧化鎳(NiOOH-TOx)。研究表明,NiOOH-POx 顯示出最優(yōu)的局部配位環(huán)境,提高了Ni位點對甲醇選擇性氧化成甲酸鹽的電催化活性。實驗和理論計算結果表明,NiOOH-POx具有最優(yōu)的OH*和甲醇吸附能力,含氧陰離子POx優(yōu)化了Ni位點的d帶中心,有效提升了電催化活性。該研究為通過含氧陰離子調節(jié)活性中心配位環(huán)境以促進有機分子電轉化提供了新的觀點。相關研究成果發(fā)表在國際期刊Nature Communications, 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-30670-4。
論文第一作者為上海硅酸鹽所和北京工業(yè)大學聯(lián)培博士研究生李善霖,蘇州科技大學馬汝廣教授為共同第一作者,通訊作者為王家成研究員。北京工業(yè)大學劉丹敏研究員,盧岳副研究員等為該研究提供了大力支持。研究工作得到了國家自然科學基金面上項目、重大研究計劃培育項目和上海市優(yōu)秀學術帶頭人等項目的資助和支持。
相關鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-022-30670-4
構筑不同含氧酸陰離子調控的Ni活性位點及其電催化甲醇氧化性能