电解水析氧反应（OER）动力学缓慢，是制约绿色制氢效率的因素之一。钴（Co）基（氧）氢氧化物因资源丰富、性能良好而备受关注，但其在反应过程中会发生复杂的结构重构和价态演化，真实活性位的形成机制仍不明确，且OER过程前多个氧化还原过程在催化剂活化中的作用尚不明晰。
近日，中国科学院大连化学物理研究所科研团队发展了原位原子力显微镜——扫描电化学显微镜（AFM-SECM）纳米成像方法，实时揭示了Co基（氧）氢氧化物催化剂在OER过程中的动态结构重构行为，阐明了真实活性位的形成机制，并实现了催化剂活化过程中“活性位生成”与“晶格氧化调控”两类过程的功能解耦。
团队构筑了具有氯（Cl）局域配位结构的氢氧化钴（Co(OH)2）模型催化剂，并利用自主发展的AFM-SECM联用平台，在纳米尺度原位追踪催化剂结构演化、界面电荷传输和活性分布特征。研究发现，活化过程中Cl⁻脱除可诱导局域结构重构和电荷重新分布，驱动四面体Co位点向端位Co–OH活性结构转变。
结合原位X射线吸收谱、原位X射线衍射和原位拉曼光谱等多种表征手段，团队进一步揭示了Co基催化剂的两阶段活化机制：在较低电位区间，催化剂发生由四面体Co向八面体Co的结构转变，并形成大量端位Co–OH活性结构；在更高电位区间，催化剂主要发生晶格深度氧化和电子结构调控。研究表明，第一阶段对应真实活性位的生成，是催化活性提升的决定因素；第二阶段则主要增强活性中心的氧化能力，对新增活性位贡献有限。这一发现突破了此前将催化活性提升简单归因于高价Co形成的传统认知。单颗粒尺度活性成像表明，该过程不仅激活催化剂边缘位点，还使活性扩展至原本惰性的基面区域。理论计算进一步证实，动态生成的端位Co–OH结构能够优化反应中间体的吸附与转化行为，降低反应能垒，是催化活性提升的本征来源。
该研究从动态结构演化角度揭示了Co基析氧催化剂的真实活性来源，建立了活性位生成与电子结构调控之间的关联机制，为理解电催化反应中的动态重构过程提供了新思路，也为高效析氧催化材料的理性设计提供了理论支撑。
相关研究成果发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、中国科学院等的支持。
论文链接
研究揭示钴基析氧催化剂活性位动态生成机制
华侨大学11月7日在微博发布情况通报，全文如下： 网络上反映我校信息科学与工程学院教师汤某在其所带班级的QQ群发表 中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰院士、荣星教授等在量子热力学领域取得重要进展。研究组基 随着全球水产养殖产业的发展，每年会产生大量海藻、牡蛎壳等废弃物。而这些废弃物通常被堆放在垃圾填埋场、近海滩涂或直接丢弃到海洋中，对土壤、自然水域及海洋生态系统带来环境影响。为促进水产养殖的可持续发展 当记者不久前在内蒙古鄂尔多斯市东胜区第十二小学见到全国特级教师、杭州市理想教育集团总校长俞国娣时，她正在为鄂尔多斯市“名校长工作室”的几位校长进行一对一的解答和指导。作为鄂尔 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 魏海政 通讯员 唐立宁）近日，山东省优秀课程设计研讨会在济宁市召开，会议旨在落实教育部《基础教育课程教学改革深化行动方案》，促进国家课程方案向学校课程实施 教育部办公厅关于公布2024年通过普通高等学校师范类专业认证及认证中期审核专业名单的通知教师厅函〔2024〕20号各省、自治区、直辖市教育厅（教委），新疆生产建设兵团教育局，部属有关高等学校：根据 。本文链接：研究揭示钴基析氧催化剂活性位动态生成机制http://www.sushuapos.com/show-12-4076-0.html
声明：本网站为非营利性网站，本网页内容由互联网博主自发贡献，不代表本站观点，本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼，请大家谨防诈骗！若有侵权等问题请及时与本网联系，我们将在第一时间删除处理。