華電催化劑招標(biāo)文件

電催化已發(fā)展為一種涉及電化學(xué)、表面科學(xué)、材料科學(xué)和催化科學(xué)等眾多科學(xué)分支的交叉學(xué)科和綜合技術(shù),在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟和國防建設(shè)、能源開發(fā)和環(huán)境保護(hù)等方面發(fā)揮了不可或缺的作用.金屬納米催化劑的可控合成和創(chuàng)新構(gòu)建,極大地推動了電催化的廣泛應(yīng)用和巨大進(jìn)展.過渡金屬尤其是貴金屬Pt、Pd等電催化劑,在電催化中表現(xiàn)出良好的選擇性、活性和穩(wěn)定性,很難完全被其他材料所取代.制約電催化可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問題是,如何設(shè)計、合成和構(gòu)建高性能低成本的金屬納米催化劑.為實現(xiàn)這一目標(biāo),人們付出了大量的努力并取得了一些可喜的進(jìn)展.電催化是發(fā)生在電解質(zhì)與電極材料表面和界面的異相催化反應(yīng),金屬納米電催化劑的性能與其形貌、結(jié)構(gòu)、尺寸和組成相關(guān).本文著力總結(jié)和探討如何從表面工程和界面工程角度設(shè)計、合成和構(gòu)筑金屬納米結(jié)構(gòu)及其復(fù)合結(jié)構(gòu),以實現(xiàn)金屬電催化劑性能和成本的雙優(yōu)化.本文提出了在金屬納米結(jié)構(gòu)及其復(fù)合結(jié)構(gòu)的設(shè)計、合成和構(gòu)筑過程中需要考慮的幾個重要的表面和界面因素,即表面面積、表面晶面、活性位點和界面結(jié)構(gòu)等.首先,有效表面面積越大,越有利于電催化反應(yīng).我們總結(jié)了增大催化劑有效活性面積的四種有效方法,包括減小顆粒尺寸、制成薄層二維納米結(jié)構(gòu)、增大粗糙度、形成中空、多孔或介孔及框架結(jié)構(gòu)等.其次,表面晶面也可決定電催化的性能.我們簡單總結(jié)了低指數(shù)晶面和高指數(shù)晶面在表面能、晶面形成和催化活性上的＂挑戰(zhàn)與機遇＂矛盾關(guān)系,并簡要闡述了晶面選擇性即晶面效應(yīng)以及晶面與尺寸的依賴關(guān)系.再次,活性位點一般指的是低配位表面原子位點,是電催化反應(yīng)的決定因素之一.我們描述了活性位點與表面和界面結(jié)構(gòu)特征、納米晶表面晶面、表面缺陷和空穴、表面面積和粒子尺寸等的依賴關(guān)系.最后,界面結(jié)構(gòu)工程是調(diào)控電催化性能的最豐稔因素.我們簡述了界面結(jié)構(gòu)的形成、分類及其對優(yōu)化界面活性位點的成分和幾何結(jié)構(gòu)、表面懸鍵和原子配位數(shù)、電子結(jié)構(gòu)與電子傳遞、質(zhì)子傳輸和物種交換等方面調(diào)控作用,并在界面工程的基礎(chǔ)上推介了貴金屬基復(fù)合結(jié)構(gòu)的合成、組裝的幾種典型方式.本文以具體示例的形式,分別從表面工程和界面工程的角度,扼要介紹了本課題組最近在甲酸氧化、氧還原、析氫等電催化反應(yīng)體系中貴金屬基納米結(jié)構(gòu)及其復(fù)合納米結(jié)構(gòu)電催化劑的設(shè)計、合成與構(gòu)筑的具體做法.我們分別介紹了低指數(shù)晶面和高指數(shù)晶面的表面設(shè)計對于提高催化劑性能的關(guān)鍵作用.對于低指數(shù)晶面,我們重點介紹了如何獲得相似尺寸的不同表面晶面以研究其晶面效應(yīng),如何維持相同晶面調(diào)節(jié)尺寸以研究其尺寸效應(yīng),如何建造與電極有良好電學(xué)接觸的低指數(shù)晶面納米結(jié)構(gòu),以利于提升其電催化性能.對于高指數(shù)晶面,介紹了幾種形成高指數(shù)晶面的途徑,并闡明了其晶面對電催化性能的影響.另一方面,我們從金屬納米結(jié)構(gòu)及其復(fù)合結(jié)構(gòu)的成分和結(jié)構(gòu)調(diào)控策略介紹了界面構(gòu)建對于提升電催化性能的奇妙作用,包括建造多金屬納米結(jié)構(gòu)、與二維材料負(fù)載組裝和利用界面極化.由此,本文總結(jié)了表面和界面工程對于電催化劑設(shè)計、合成和構(gòu)筑目前面臨的三個關(guān)鍵挑戰(zhàn).

電催化已發(fā)展為一種涉及電化學(xué)、表面科學(xué)、材料科學(xué)和催化科學(xué)等眾多科學(xué)分支的交叉學(xué)科和綜合技術(shù),在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟和國防建設(shè)、能源開發(fā)和環(huán)境保護(hù)等方面發(fā)揮了不可或缺的作用.金屬納米催化劑的可控合成和創(chuàng)新構(gòu)建,極大地推動了電催化的廣泛應(yīng)用和巨大進(jìn)展.過渡金屬尤其是貴金屬Pt、Pd等電催化劑,在電催化中表現(xiàn)出良好的選擇性、活性和穩(wěn)定性,很難完全被其他材料所取代.制約電催化可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問題是,如何設(shè)計、合成和構(gòu)建高性能低成本的金屬納米催化劑.為實現(xiàn)這一目標(biāo),人們付出了大量的努力并取得了一些可喜的進(jìn)展.電催化是發(fā)生在電解質(zhì)與電極材料表面和界面的異相催化反應(yīng),金屬納米電催化劑的性能與其形貌、結(jié)構(gòu)、尺寸和組成相關(guān).本文著力總結(jié)和探討如何從表面工程和界面工程角度設(shè)計、合成和構(gòu)筑金屬納米結(jié)構(gòu)及其復(fù)合結(jié)構(gòu),以實現(xiàn)金屬電催化劑性能和成本的雙優(yōu)化.本文提出了在金屬納米結(jié)構(gòu)及其復(fù)合結(jié)構(gòu)的設(shè)計、合成和構(gòu)筑過程中需要考慮的幾個重要的表面和界面因素,即表面面積、表面晶面、活性位點和界面結(jié)構(gòu)等.首先,有效表面面積越大,越有利于電催化反應(yīng).我們總結(jié)了增大催化劑有效活性面積的四種有效方法,包括減小顆粒尺寸、制成薄層二維納米結(jié)構(gòu)、增大粗糙度、形成中空、多孔或介孔及框架結(jié)構(gòu)等.其次,表面晶面也可決定電催化的性能.我們簡單總結(jié)了低指數(shù)晶面和高指數(shù)晶面在表面能、晶面形成和催化活性上的＂挑戰(zhàn)與機遇＂矛盾關(guān)系,并簡要闡述了晶面選擇性即晶面效應(yīng)以及晶面與尺寸的依賴關(guān)系.再次,活性位點一般指的是低配位表面原子位點,是電催化反應(yīng)的決定因素之一.我們描述了活性位點與表面和界面結(jié)構(gòu)特征、納米晶表面晶面、表面缺陷和空穴、表面面積和粒子尺寸等的?