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樓雄文/于樂Adv. Sci.綜述：設(shè)計與合成中空納米結(jié)構(gòu)用于電化學(xué)水分解

利用可再生能源進(jìn)行電催化分解水被廣泛認(rèn)為是一種清潔和可持續(xù)的方式來生產(chǎn)氫氣，而氫氣作為未來理想的能源燃料。電催化劑是大規(guī)模水電解必不可少的元素，它可以有效地加速兩端發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)。中空納米結(jié)構(gòu)由于具有高比表面積、明確的空隙空間和可調(diào)的化學(xué)成分，可以作為直接電催化劑或負(fù)載內(nèi)部或外部電催化劑的載體的候選材料。

基于此，新加坡南洋理工大學(xué)樓雄文教授和北京化工大學(xué)于樂教授（共同通訊作者）等人報道了一篇關(guān)于微/納米結(jié)構(gòu)中空材料作為新型電催化劑用于水分解的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面一些最新進(jìn)展的綜述。

在本文中，作者首先著重介紹了用于析氧/析氫反應(yīng)（HER/OER）的高效中空電催化劑的設(shè)計原則和相應(yīng)策略。接著，作者概述了目前關(guān)于具有不同結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能的中空電催化劑的報道，包括具有單殼、多殼或開放特征的直接中空電催化劑和基于中空主體的異質(zhì)結(jié)構(gòu)電催化劑。

此外，作者還重點(diǎn)介紹了一些近期用于混合水電解生產(chǎn)燃料或其他增值產(chǎn)品的中空電催化劑的例子。最后，作者從個人的角度討論了中空電催化劑在水分解方面的未來研究方向。

作者提出了該領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)的幾個方向：

1）為了滿足工業(yè)的實(shí)際需求，應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)經(jīng)濟(jì)且可規(guī)?；暮铣煞椒ǎ苽渚哂懈呋钚院湍途眯缘闹锌针姶呋瘎?/span>

2）從結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，仍需深入了解基礎(chǔ)材料科學(xué)和化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，以識別中空結(jié)構(gòu)對底層起源的復(fù)雜效應(yīng)（應(yīng)變效應(yīng)、集合效應(yīng)、協(xié)同效應(yīng)等）用于電化學(xué)水分解；

3）應(yīng)基于理論計算和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步研究時空排序在中空結(jié)構(gòu)電催化劑中的傳質(zhì)、存儲和釋放中的作用，以優(yōu)化這些獨(dú)特的納米反應(yīng)器；

4）從性能的角度，需要原位/原位高分辨率表征來研究中空電催化劑在電解水設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用性能下降的原因；

5）對于非常規(guī)水分解的創(chuàng)新策略，非常需要精確的結(jié)構(gòu)和組成控制，以改變中電催化劑的表面化學(xué)，用于OER之外的目標(biāo)反應(yīng)。

Design and Synthesis of Hollow Nanostructures for Electrochemical Water Splitting. Adv. Sci., 2022, DOI: 10.1002/advs.202105135.

https://doi.org/10.1002/advs.202105135.

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