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用電力驅動二氧化碳的還原可用于將間歇性的可再生能源轉化為易存儲的燃料和高價值的化學原料。對二氧化碳電催化還原(CO2RR)機理的深入理解有助于尋找最優的實驗參數和方案，從而加速該技術在工業中的推廣。
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為了確定最有利可圖的產品和必須滿足的性能目標，加拿大多倫多大學Edward H. Sargent課題組總結并以綜述的形式發表了一項詳細的CO2RR技術與經濟效益分析。
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這篇綜述首先從技術和經濟的角度分析了哪些CO2RR產品最具有吸引力、哪些途徑可以獲得這些理想的產物以及哪些運行參數的調整對可行性的影響最大。本文接著介紹了改進的電催化反應模型可以促進人們對于CO2RR機理的深入理解，并能為理性設計催化劑提供便利。文章還討論了目前最先進的電催化劑和可用于提高其性能的材料工程技術，探討了電解槽的設計及其參數的調節(例如電解液、壓力和溫度等)。在最后，作者還提出了將CO2RR電解槽推廣向工業應用的途徑。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201807166
理性設計高效穩定的析氧反應(OER)電催化劑是電解水中重要的一環。具有豐富結構的鈣鈦礦氧化物(ABO3)在OER催化中已經表現出一定的潛能。其中A位陽離子的浸出可以在鈣鈦礦基質上產生無定型的納米結構從而促進OER的催化活性提升。然而，選擇性地溶解A位陽離子并同時形成高活性的無定型催化劑仍然是一個巨大的挑戰。
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基于此，南京工業大學邵宗平課題組和周嵬課題組合作，提出了一種自上而下的合成策略，通過用FeCl3處理將塊狀結晶的鈣鈦礦(LaNiO3)轉變為納米結構的無定型氫氧化物。
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這種結構具有較大的比表面積和NiFe活性位點，最終表現出良好的堿性OER催化活性，在僅為189 mV的過電位下就能得到10 mA cm-2的催化電流密度。這一合成策略為制備新型鈣鈦礦衍生的催化劑提供了新思路。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201900883
將富含H2的重整產物中的CO選擇性甲烷化可用于為質子交換膜燃料電池提供更高純度的氫燃料。Ru/TiO2在催化這一反應中已經展現出了較高的活性，但卻常常在催化過程中失活。
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近日，德國烏爾姆大學R. Jürgen Behm課題組通過TiO2載體的形態學工程(morphology-engineering)制備了高活性且不易失活的Ru/TiO2催化劑。
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研究人員分別測試了以主要暴露{001}、{100}和{101}面的銳鈦礦TiO2納米晶體作為載體的催化劑的性能，發現相比于Ru/TiO2-{001}，Ru/TiO2-{100}和Ru/TiO2-{101}較為穩定。
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通過多種原位和非原位的表征，研究人員發現這種穩定性的差異主要與金屬-載體的相互作用有關。富含缺陷的TiO2{100}和TiO2{101}上較強的金屬-載體相互作用不僅可以穩定Ru納米顆粒，而且可以對Ru表面原子的電子結構進行修飾。這一發現表明了形態學工程在制備高效且穩定催化劑中的巨大潛力。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201903882
利用太陽能驅動催化反應可用于緩解能源需求和減少環境污染。然而，半導體中較低的電子-空穴分離效率阻礙了這一技術的發展。人們目前尚不清楚缺陷對于電子-空穴分離的影響。
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近日，南洋理工大學劉政課題組、美國橡樹嶺國家實驗室Shi-Ze Yang課題組和江蘇大學夏杰祥課題組報道了具有原子級厚度和表面缺陷的單晶胞(single-unit-cell)Bi3O4Br納米片擁有更為優異的電荷分離效率。
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富含缺陷的單晶胞Bi3O4Br納米片要比塊體的Bi3O4Br表現出更高的光催化析氫反應和固氮反應的活性。研究人員認為單晶胞結構和豐富的缺陷調節了局部的原子排列和電子結構，提高了電荷分離效率從而提升了光催化活性。這一策略為制備更高效的光催化劑提供了新途徑。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201807576
單原子催化劑被廣泛認為是可用于促進電驅動的CO2還原反應(CO2RR)和析氫反應(HER)的新興催化劑。為了替代稀有且昂貴的貴金屬電催化劑，開發具有高活性和穩定性的非貴金屬單原子催化劑對實現CO2RR和HER的工業化至關重要。
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近日，浙江大學侯陽課題組、楊彬課題組和紐約州立大學布法羅分校武剛課題組聯合發表綜述，簡要概述了近期CO2RR和HER催化體系中碳基非貴金屬單原子催化劑的最新成果，介紹了碳基非貴金屬單原子催化劑的設計合成策略與電化學性質的最新進展。
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作者按照金屬種類的不同，將近期報道的碳基非貴金屬單原子催化劑進行歸類，并探討了它們在CO2RR和HER反應中的催化性能，突出強調了對于“構效關系”的深入理解。作者最后還談論了現階段碳基非貴金屬單原子催化劑發展所面臨的挑戰和未來的前景。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.201900210
原創文章，作者：菜菜歐尼醬，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/11/17/cea19717ab/