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    熵增工程在電催化反應(yīng)中的研究進(jìn)展

    2024-08-15 00:00:00張新義任楷劉妍寧谷振一黃志雄鄭碩航王曉彤郭晉芝
    物理化學(xué)學(xué)報 2024年7期
    關(guān)鍵詞:合成電催化電化學(xué)

    摘要:目前對高性能與高穩(wěn)定性的電催化劑進(jìn)行精準(zhǔn)合成仍然是亟待解決的問題。熵作為是最重要的熱力學(xué)參數(shù)之一,是描述體系無序程度的物理量,其數(shù)值主要由材料的結(jié)構(gòu)、磁矩、原子和電子振動共同決定。根據(jù)體系的構(gòu)型熵值,我們通常將材料分為低熵材料(ΔSmix lt; 1R)、中熵材料(1R ≤ ΔSmix ≥ 1.5R)和高熵材料(ΔSmix gt; 1.5R)。隨著熵值的增加,材料本征的物理與化學(xué)性質(zhì)也會隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。得益于不同金屬元素的共存,在界面處原子級的多組分排列,所產(chǎn)生的協(xié)同性高熵效應(yīng)能夠有效地提升電催化反應(yīng)的活性,因此在電催化領(lǐng)域中得到了廣泛的研究關(guān)注。本綜述對高熵電催化劑的基本概念、合成路線(“自上而下”與“自下而上”)以及在不同電催化反應(yīng)類型中的高熵材料結(jié)構(gòu)與性能之間的構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié),主要包括析氫(HER)、析氧(OER)、氧還原(ORR)、醇氧化(AOR)、氮還原(NRR)和二氧化碳還原反應(yīng)(CO2RR)等,從而闡明熵增工程對高性能電催化劑設(shè)計與應(yīng)用的優(yōu)勢與潛力。同時,針對目前高熵催化劑研究所面臨的主要問題與挑戰(zhàn),對未來基于熵增工程的高熵電催化劑的設(shè)計思路與合成方法進(jìn)行展望。

    關(guān)鍵詞:熵增;合成;電化學(xué);高熵催化劑;電催化

    中圖分類號:O643

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