中國(guó)粉體網(wǎng)訊  近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二維材料與能源器件創(chuàng)新特區(qū)研究組研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊(duì)與上海同步輻射光源研究員姜政團(tuán)隊(duì)合作，開(kāi)發(fā)出一種多氧配位單原子鎳負(fù)載石墨烯二維催化劑，具有高活性、高穩(wěn)定性的電化學(xué)析氧性能。

　　清潔能源如太陽(yáng)能、風(fēng)能的波動(dòng)性、隨機(jī)性造成了大量的清潔能源廢棄。電催化分解水生成氫氣是一種綠色、高效的存儲(chǔ)清潔能源的手段。電催化分解水過(guò)程中的陽(yáng)極析氧反應(yīng)過(guò)程是多電子反應(yīng)，需要較高的過(guò)電勢(shì)，是電催化分解水的瓶頸。單原子催化劑因其100%的原子利用率和獨(dú)特的鍵合結(jié)構(gòu)，在諸多電催化反應(yīng)（如電催化氧還原、析氫和CO₂還原反應(yīng)）中展現(xiàn)出高效率、高選擇性等特點(diǎn)。但是單原子催化劑應(yīng)用于析氧性能一直進(jìn)展緩慢，因此亟需開(kāi)發(fā)出高效的析氧單原子催化劑新技術(shù)。

　　該研究團(tuán)隊(duì)以蔗糖和氯化鎳為前驅(qū)體，發(fā)展了鹽模板法，高效制備出多氧配位Ni單原子負(fù)載的超薄石墨烯二維催化劑；從X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜分析發(fā)現(xiàn)，該催化劑結(jié)構(gòu)中的Ni元素不僅以單原子形式均勻分布，并且具有>Ni（II）的高價(jià)態(tài)以及飽和的Ni-O配位結(jié)構(gòu)。這種多氧鍵合的Ni單原子催化劑在堿性電解液的析氧反應(yīng)中展現(xiàn)出很高的穩(wěn)定性和優(yōu)異的催化活性，在10 mA/cm²處的過(guò)電位為224 mV。理論計(jì)算表明，多氧鍵合的Ni單原子催化劑的優(yōu)異催化活性源于Ni單原子的高氧化態(tài)。因此，該工作為創(chuàng)制新型高效析氧單原子二維催化劑提供了新的方案。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)》（Advanced Science）上。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的資助。

科學(xué)家開(kāi)發(fā)出多氧鍵合鎳單原子負(fù)載的石墨烯二維高效析氧催化劑

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）

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