伦理片在线看,久久精美日产AA二线三线,99在线精品免费视频

1. Nat. Commun.: 鹵化代替OER，產(chǎn)鹵化物產(chǎn)H₂頂呱呱！

催化頂刊集錦：Nature、JACS、Nano Energy、ACS Catal.、Chem. Eng. J.等成果

光電化學(xué)(PEC)技術(shù)是一種通過水分解生產(chǎn)H₂的有前景的方法。然而，動力學(xué)緩慢的析氧反應(yīng)(OER)限制了其發(fā)展和應(yīng)用。近年來，研究人員通過引入有機物氧化反應(yīng)來替代OER，導(dǎo)致PEC系統(tǒng)能夠高效HER并產(chǎn)生高附加值的有機物。然而，它們很少被探索用于C-H鹵化以生產(chǎn)具有工業(yè)和醫(yī)藥重要性的有機鹵化物。基于此，清華大學(xué)段昊泓團隊報道了一種使用富含氧空位的TiO₂光陽極和NaX (X=Cl^–、Br^–和I^–)進行C-H鹵化的光電催化策略，以產(chǎn)生高附加值的有機鹵化物與H₂。

研究人員將NaX的水溶液(pH = 7)用作電解質(zhì)和鹵化物源。實驗結(jié)果表明，該PEC系統(tǒng)實現(xiàn)了環(huán)己烷氯化為一氯代環(huán)己烷，選擇性高達92.5%，產(chǎn)率為0.064 mmol cm^-2 h^-1。另外，實驗結(jié)合自旋極化密度泛函理論(DFT)計算表明，環(huán)己烷的PEC氯化主要遵循自由基鏈式反應(yīng)過程，其中氯自由基和Cl₂是通過TiO₂上光生空穴催化鹵素離子的活化產(chǎn)生的。該策略具有廣泛的底物范圍，例如芳烴、雜芳烴、非極性環(huán)烷烴和脂肪烴等。

更重要的是，實驗和理論結(jié)果都表明，TiO₂上的氧空位有助于增強鹵素離子在局部環(huán)境中的吸附，從而增強鹵素離子在局部環(huán)境中的富集，同時也提高了光生電荷的分離效率?；谏鲜鲅芯浚芯咳藛T設(shè)計了一個自供電的PEC系統(tǒng)，其能夠直接利用海水作為電解質(zhì)和Cl^–源，并且該系統(tǒng)實現(xiàn)了412 μmol h^-1的氯環(huán)己烷生產(chǎn)率和9.2 mL h^-1的H₂生產(chǎn)率。這項工作可能為在溫和條件下光電化學(xué)C-H鹵化耦合H₂生產(chǎn)開辟了一條有前景的道路。

Photoelectrocatalytic C-H halogenation over an oxygen vacancy-rich TiO₂ photoanode. Nature Communications, 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-26997-z

2. Nat. Commun.: DFT篩選！單原子二聚體原子界面用于高效pH值通用HER

由于氫氣(H₂)具有高能量存儲密度和燃燒后零碳排放，水電解產(chǎn)生的氫(H₂)燃料被認為是最有前途的化石燃料替代品。各種水電解槽對電解液的pH值有不同的要求，因此，在酸性和堿性介質(zhì)中均具有優(yōu)異性能的pH通用型HER催化劑的設(shè)計和合成至關(guān)重要。目前，鉑(Pt)和Pt基催化劑仍然是性能優(yōu)異的pH通用HER電催化劑，但其有限的可用性和高成本阻礙了它們的大規(guī)模應(yīng)用。因此，探索具有類似Pt的pH通用HER活性的非貴金屬基電催化劑迫在眉睫。

近日，韓國成均館大學(xué)Hyoyoung Lee團隊根據(jù)密度泛函理論(DFT)計算的結(jié)果，開發(fā)了一種簡便的策略，通過原位捕獲金屬離子，然后通過熱解來精確控制的N的數(shù)量，在N摻雜碳上獲得NiCo-SAD(NiCo-SAD-NC)；由于Ni-Co原子界面之間的協(xié)同相互作用，它可以在很寬的pH范圍(0-14)內(nèi)有效地催化復(fù)雜的HER。XANES、EXAFS、AC-STEM和XPS結(jié)合理論計算分析了NiCo-SAD-NC的詳細結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，NiCo-SAD-NC含有通過N配位穩(wěn)定的原子級Ni-Co鍵。另外，正如DFT計算所預(yù)測，SAD結(jié)構(gòu)中Ni-Co原子界面處的協(xié)同相互作用可以顯著提高d帶中心，導(dǎo)致其更接近費米能級并加速水解離，從而提高pH通用HER活性。

所制備的NiCo-SAD-NC具有優(yōu)異的pH通用HER活性。在1.0 M KOH和0.5 M H₂SO₄中， NiCo-SAD-NC在電流密度為-10 mA cm^-2處的HER過電位分別為61 mV和54.7 mV。另外，NiCo-SAD-NC在酸/堿介質(zhì)中-50 mA cm^-2電流密度下也表現(xiàn)出至少50小時的長期穩(wěn)定性。綜上，NiCo-SAD-NC的活性甚至相當(dāng)/優(yōu)于商業(yè)Pt-C/Pt-SAC，并且優(yōu)于大多數(shù)最近報道的基于TM的單原子電催化劑。

Moving beyond bimetallic-alloy to single-atom dimer atomic-interface for all-pH hydrogen evolution. Nature Communications, 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-27145-3

3. JACS: TOF高達20000 s^-1！三核銅催化劑用于電催化水氧化

太陽能驅(qū)動水分解生產(chǎn)氫燃料是應(yīng)對未來能源危機的一個有前景的策略。自然光系統(tǒng)II是研究人工太陽能轉(zhuǎn)化的原型模板，其能夠?qū)⑺D(zhuǎn)化為氧氣并為燃料生產(chǎn)提供四個電子。雖然一系列合成分子水氧化催化劑已經(jīng)發(fā)展起來，但是對這種多電子和多質(zhì)子催化過程中O-O鍵形成的理解有限，因此水氧化仍然是一個很大的挑戰(zhàn)。近日，清華大學(xué)章名田、華中科技大學(xué)廖榮臻等報道了一種仿生的三核銅催化劑([(app^2-)Cu^II₃(μ-OH)](CF₃SO₃)₃(TNC-Cu))，并將其用于電催化水氧化。

在NaHCO₃溶液(1 M，pH=8.4)中，所制備的TNC-Cu在1.64 V_RHE處觀察到明顯的電流增強，峰值電流達1.16 mA。另外，TNC-Cu還具有相當(dāng)高活性，其水氧化的周轉(zhuǎn)頻率(TOF)高達20000 s^-1，分別是單銅催化劑(F-N₂O₂Cu，131.6 s^-1)和雙銅配合物(HappCu₂，1375 s^-1)的150倍和15倍。

實驗和密度泛函理論(DFT)計算表明，該催化劑優(yōu)異的水氧化活性源自多Cu氧化酶(MCOs)，TNC-Cu中三個Cu位點的協(xié)同作用在O-O鍵的形成中起著關(guān)鍵作用，其中Cu(1)和Cu(3)來穩(wěn)定氧自由基和CO₃^?-自由基，而Cu(2)可以通過氧化調(diào)節(jié)催化劑的氧化還原性能。該工作說明多金屬原子之間的協(xié)同配合是調(diào)控水氧化反應(yīng)中生成O-O步驟的關(guān)鍵。

Bioinspired Trinuclear Copper Catalyst for Water Oxidation with a Turnover Frequency up to 20000 s^-1. Journal of the American Chemical Society, 2021. DOI: 10.1021/jacs.1c08078

4. Nano Energy: 1+1>2！CoSe₂/CC和NiSAs/FN-CNSs用于CO₂RR耦合甘油轉(zhuǎn)化

隨著可再生能源逐漸滲透到實際生產(chǎn)中，電化學(xué)合成技術(shù)被認為是生產(chǎn)某些燃料或化學(xué)品的有前途的方法。將CO₂電催化轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品是一個突出的案例，其具有促進實現(xiàn)碳中和目標的巨大潛力。然而，其實際應(yīng)用仍受缺乏高性能、高性價比的電催化劑和高能耗等問題的阻礙。近日，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所溫珍海團隊報道了一種節(jié)能、經(jīng)濟且實用的電解系統(tǒng)，通過將陰極e-CO₂RR與陽極e-GOR結(jié)合，產(chǎn)生雙重增值產(chǎn)品。

研究人員開發(fā)的陽極(在碳布上生長的互連CoSe₂納米結(jié)構(gòu)(CoSe₂/CC))和陰極(碳納米片上的Ni-N單位點(NiSAs/FN-CNSs))催化劑可用于大規(guī)模生產(chǎn)并且不含貴金屬。此外，它們對e-CO₂RR為CO(-0.8 V，F(xiàn)E_CO=99.8%；TOF=1359 h^-1)和e-GOR為甲酸鹽(1.22 V_RHE-1.48 V_RHE，F(xiàn)E_甲酸鹽>90%；1.48 V_RHE，1416.2 μmol h^-1 cm^-2)都顯示出相當(dāng)高的選擇性和活性。更重要的是，陰極催化劑和陽極催化劑都具有優(yōu)異的耐久性。

研究人員將CoSe₂/CC和NiSAs/FN-CNSs組裝為一個電解槽，僅需施加1.97V的低電池電壓，該電解槽能夠達到超過100 mA cm^-2的電解電流密度。另外，該電解槽能夠在2.2 V的電壓下長期運行(> 400小時)，并且CO和甲酸鹽的法拉第效率(FE)高達90%左右，表明NiSAs/FN-CNSs/CP||CoSe₂/CC電解槽具有優(yōu)異的長期穩(wěn)定性。該項工作為CO₂電解系統(tǒng)提供了一種實用的策略，該系統(tǒng)具有低能量需求、高法拉第效率和陽極和陰極的高價值產(chǎn)品。

Cost-effective and Durable Electrocatalysts for Co-electrolysis of CO₂ Conversion and Glycerol Upgrading. Nano Energy, 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106751

5. ACS Catal.: 變廢為寶！用生物質(zhì)廢物制備的光催化劑用于H₂O₂合成

光催化法是一種在純水中可持續(xù)和綠色合成H₂O₂的有前途的方法。但是目前用于光催化制H₂O₂的光催化劑活性不高，這限制了其實際應(yīng)用。因此，制造先進的光催化劑和開發(fā)適當(dāng)?shù)难踹€原策略是在純水中高效合成H₂O₂的關(guān)鍵。近日，香港中文大學(xué)JimmyC.Yu(余濟美)和中山大學(xué)胡卓鋒等通過對生物質(zhì)(葡萄糖、纖維素、雜草、水稻、牛糞、向日葵等)進行水熱處理得到水熱碳質(zhì)碳(HTCC)，該光催化劑能夠用于在純水中高效合成H₂O₂。

實驗結(jié)果表明，以纖維素為原料制備的HTCC具有更高的活性。在可見光照射下，HTCC(纖維素)在純水中的H₂O₂生成速率高達1.16 mmol g_cat^-1 h^-1；其在420 nm光照下的量子產(chǎn)率(AQE)為18.2%，創(chuàng)造了新的記錄。另外，HTCC在第五個循環(huán)中，H₂O₂生成速率沒有明顯下降(<8%)，表明HTCC穩(wěn)定且可重復(fù)使用。

機理實驗和密度泛函理論(DFT)計算表明，HTCC上的H₂O₂生產(chǎn)主要通過以超氧陰離子為中間體的兩步氧還原反應(yīng)進行，并且HTCC以五環(huán)為活性位點吸附和激活O₂。HTCC上O₂吸附的能量為-0.69 eV，吸附的O₂具有大大加長的O=O鍵(1.209 ?到1.291 ?)，這有利于 HTCC到O₂的電子轉(zhuǎn)移，表明HTCC是O₂活化和H₂O₂生產(chǎn)的優(yōu)良催化劑。這項工作提供了對HTCC光催化劑上氧活化的見解，并突出了其在純水中合成H₂O₂的具有前景的應(yīng)用。

Fabrication of a Photocatalyst with Biomass Waste for H₂O₂ Synthesis. ACS Catalysis, 2021. DOI: 10.1021/acscatal.1c03690

6. Appl. Catal. B.: 牽一“相”而動“性能”：具有相依賴性能的雙相硒化鎳可控合成用于全水分解

太陽能驅(qū)動的水電化學(xué)分解為氧氣和氫氣是一種可持續(xù)的能量轉(zhuǎn)換和存儲技術(shù)，可以滿足能源需求并減少因化石燃料過度消耗而產(chǎn)生的碳排放。而開發(fā)具有高活性和耐久性的非貴金屬電催化劑可以促進電化學(xué)水分解的實際應(yīng)用?；诖耍?strong>青島科技大學(xué)詹天榮團隊通過在管式爐中用硒粉對在泡沫鎳上原位生長的Ni(OH)₂進行硒化來制備雙相催化劑電極，該電極具有富NiSe₂和Ni₃Se₄相邊界(NiSe₂/Ni₃Se₄/NF)。

實驗結(jié)果表明，具有較高Ni電荷態(tài)和更多Ni₃Se₄相的電催化劑可以促進析氧反應(yīng)(OER)，而具有較低Ni電荷態(tài)和更多NiSe₂相的電催化劑能夠促進析氫反應(yīng)(HER)。對于HER，在1.0 M KOH中，優(yōu)化的NiSe₂/Ni₃Se₄/NF-4在100 mA cm^-2電流密度下的過電位為145 mV，Tafel斜率為69.7 mV dec^-1。對于OER，優(yōu)化的NiSe₂/Ni₃Se₄/NF-1在100 mA cm^-2電流密度下的過電位為309 mV，Tafel斜率為104.3 mV dec^-1。以NiSe₂/Ni₃Se₄/NF-1和NiSe₂/Ni₃Se₄/NF-4組裝的電解槽僅需1.56 V的低電壓就能達到在10 mA cm^-2的電流密度，并且具有良好的耐久性。

實驗和密度泛函理論(DFT)計算表明，在雙相催化劑中，負電荷增加的NiSe₂可以加速H*物質(zhì)的吸附，正電荷增加的Ni₃Se₄可以促進含氧中間體(OH^–和OOH*)的吸附。另外，界面電荷轉(zhuǎn)移也證實了NiSe₂/Ni₃Se₄/NF-4具有更好的HER活性和NiSe₂/Ni₃Se₄/NF-1表現(xiàn)出更好的OER活性，因為前者含有更多的NiSe₂相，而后者具有更多的Ni₃Se₄相。該研究為制備具有高電催化活性的硒化鎳電催化劑提供了一種新途徑。

Controllable Synthesis and Phase-Dependent Catalytic Performance of Dual-phase Nickel Selenides on Ni foam for Overall Water Splitting. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120915

7. Chem. Eng. J.: 新磷源！聚磷酸銨誘導(dǎo)的MoP/MoNiP@NC用于高效電催化HER

電催化水分解析氫反應(yīng)(HER)可以產(chǎn)生高純度的氫氣，并且由于操作簡單直接和無碳等優(yōu)點，被認為是最理想的生產(chǎn)氫氣的方法。但是高能壘限制了析氫反應(yīng)(HER)的進行，因此，開發(fā)高效、環(huán)保、低成本的HER催化劑就顯得尤為重要。近日，長春理工大學(xué)蘇忠民、李曉等以超分子凝膠為前驅(qū)體，通過聚磷酸銨(APP)、磷鉬酸水合物(PMo₁₂)、 Ni²⁺和聚苯胺(PANI)分子靜電和配位相互作用自組裝成雙金屬磷化物MoP/MoNiP@NC，并將其用作HER電催化劑。

本文首次報道了以多磷酸銨(APP)作為磷源，其與金屬離子和多金屬氧酸鹽具有很強的配位能力。所制備的MoP/MoNiP@NC中，MoNiP和MoP納米粒子具有協(xié)同作用，N摻雜的多孔碳層保護納米粒子免受腐蝕，暴露大量活性位點并增強傳質(zhì)過程。因此，MoP/MoNiP@NC具有優(yōu)異的HER活性：在1.0 M KOH和0.5 M H₂SO₄中，電流密度為-10 mA cm^-2時的過電位分別為94 mV和137 mV，并且具有24小時的出色耐久性。值得注意的是，在堿性溶液下電流密度> 80 mA cm^-2時，電催化劑的析氫性能優(yōu)于商業(yè)Pt/C。

實驗和密度泛函理論(DFT)計算表明，MoP/MoNiP@NC優(yōu)異的催化性能和穩(wěn)定性源于：1.多組分物質(zhì)的形成有利于各組分組合過程中產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)；2.具有分級孔隙的封閉碳層可以防止納米顆粒的聚集和氧化，從而提高穩(wěn)定性，同時暴露更多的活性位點，使傳質(zhì)過程更快；3.氮磷元素的摻雜有利于調(diào)節(jié)局部電子結(jié)構(gòu)，增加傳質(zhì)過程；4.MoNiP(200)的P原子是最好的活性位點。這項工作引入了一種新的磷源，用于以環(huán)保和大規(guī)模的方式合成雙金屬磷化物，為設(shè)計合適的前體以用于能量轉(zhuǎn)換應(yīng)用中的高效電催化劑提供了思路。

Ammonium Polyphosphate Induced Bimetallic Phosphides Nanoparticles Coated with Porous N-doped Carbon for Efficiently Electrochemical Hydrogen Evolution. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.133696

8. Chem. Eng. J.: “幫忙傳電子，空位作橋梁”: S空位促進光催化合成氨電子傳遞到N₂

太陽能驅(qū)動的光催化N₂合成氨被認為是有望取代Haber-Bosch工藝的新方法。然而，光生電子注入N₂分子的效率低限制了異質(zhì)結(jié)光催化劑光催化氨合成活性提高?；诖?，浙江工業(yè)大學(xué)夏盛杰團隊通過溶劑熱法合成了Z型富硫空位BiVO₄/ZnIn₂S₄異質(zhì)結(jié)(BVO/S_v-ZIS)，并將其用于光催化氮還原反應(yīng)(pNRR)。

材料表征和密度泛函理論(DFT)計算表明，BVO和ZIS異質(zhì)結(jié)之間的內(nèi)置電場為Z型電子轉(zhuǎn)移機制的形成提供了關(guān)鍵驅(qū)動力。同時，BVO/S_v-ZIS異質(zhì)結(jié)表面具有大量的化學(xué)吸附位點來吸附并激活N₂分子，從而增強了BVO/ZIS異質(zhì)結(jié)的氨合成活性。更重要的是，S_v的構(gòu)建打破了光生電子注入N₂分子的勢壘，Z型異質(zhì)結(jié)中產(chǎn)生的光生電子順著作為橋梁的S_v不斷傳輸?shù)絅₂參與pNRR。

在可見光照射下，將S_v引入BVO/ZIS異質(zhì)結(jié)后，其氨合成速率從37.6 μmol g^-1 h^-1提高到80.6 μmol g^-1 h^-1，充分說明S_v的構(gòu)建能有效促進氨的合成。另外，在AM 1.5G輻照下，優(yōu)化后的20% BVO/S_v-ZIS的太陽能-氨轉(zhuǎn)換效率(STA)約為0.012%。更重要的是，光電化學(xué)測試結(jié)果表明，含有S_v的BVO/S_v-ZIS異質(zhì)結(jié)可以加速光e^–和h⁺的分離和轉(zhuǎn)移，這有利于進行pNRR。該研究為構(gòu)建Z型異質(zhì)結(jié)/S-空位材料提供了一種有效的合成策略，也為Z型異質(zhì)結(jié)光催化劑中載流子注入小分子反應(yīng)物的問題提供了有效的解決方案。

S Vacancies Act as A Bridge to Promote Electron Injection from Z-Scheme Heterojunction to Nitrogen Molecule for Photocatalytic Ammonia Synthesis. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.133670

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/11/aabcb674a1/

末成年小嫩xb,嫰bbb槡bbbb槡bbbb,免费无人区码卡密,成全高清mv电影免费观看

催化頂刊集錦：Nature、JACS、Nano Energy、ACS Catal.、Chem. Eng. J.等成果

相關(guān)推薦

催化頂刊集錦：Nature、JACS、Nano Energy、ACS Catal.、Chem. Eng. J.等成果