研发可持续能量转换的高效低成本催化剂

源自：中国科学报

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上传时间: 2023-4-20 20:14

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　　对称性与催化活性关系图。
　　（记者：刁雯蕙）中科院深圳先进技术研究院碳中和技术研究所研究员唐永炳、副研究员郑勇平团队成功研发出一种双功能碳基高效催化材料。日前，相关研究成果发表于《自然-可持续性》。
　　电催化氧还原和析氧反应是一系列清洁能源技术的关键反应之一，同时，加快氧还原和析氧反应，实现高稳定的双功能氧催化是实现可持续能量转化与存储的关键。
　　目前最常用的方法是将具有氧还原和析氧反应的催化活性材料进行混合制备双功能催化剂，但是这种类型的催化剂均一性较差，且难以对电子结构进行合理优化，导致活性和稳定性欠缺。
　　研究人员发现，碳材料局部对称性与其活性呈现强相关性，即局部结构对称性越低，催化活性则会增强。他们通过引入高熵催化剂最小化碳材料局部对称性，降低离域电子芳香性，从而激活碳骨架原本惰性的π-电子网络，增强催化剂位点之间的协同作用，让中间态产物与催化位点的作用强弱适中，ORR/OER可逆过程更容易发生。
　　该研究有望在燃料（金属）电池、二氧化碳还原、氮还原等清洁能源领域，为催化材料的合理设计提供理论指导。

●　论文链接
　　信息：
　　https://doi.org/10.1038/s41893-023-01101-z