在电催化降低反应中确定动态活性位点
Yong Zhao1,2, Shuang Gao3, Xiangyu Chen1,2
1State Key Laboratory of Bioinspired Interfacial Materials Science, Bioinspired Science Innovation Center, Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University, Hangzhou 311115, China.
Journal of the American Chemical Society
|August 23, 2025
概括
无形氧化催化剂在酸盐降解过程中动态重组,产生高度活跃的氨产地. 这种操作成像揭示了缺陷的扩散,显著提高了催化性能.
科学领域:
- 电催化
- 材料科学
- 表面化学
背景情况:
- 了解反应条件下的催化剂演变对于设计高效的电催化剂至关重要.
- 传统技术难以将纳米级结构与催化活性联系起来,阻碍了催化剂设计.
- 酸盐还原反应 (NO3RR) 对于可持续的氨合成很重要.
研究的目的:
- 开发和应用一个集成的操作平台,同时进行纳米规模的地形和活动测绘.
- 在酸盐还原反应中研究无形SnO2的时空演变.
- 将结构变化与氨生产的局部催化活性相关联.
主要方法:
- 集成的电化学原子力显微镜 (EC-AFM) 和扫描电化学显微镜 (SECM).
- 在NO3RR过程中同时对表面地形和局部电流分布进行纳米级跟踪.
- 形态和晶体SnO2催化剂的形态分析和高度分析.
主要成果:
- 在催化过程中,无形SnO2催化剂表现出显著的表面重组和增加的粗度 (高达59.0%).
- 与基底平面相比,粗区域的氨 (NH3) 生产活动增加了约100倍.
- 无形催化剂显示出更大的厚度减小,并开发了具有Sn(II) 和Sn(0) 位点的双功能架构.
结论:
- 无形SnO2的电催化激活导致缺陷扩散,显著提高NH3产量.
- 开发的相关操作成像策略为研究短暂的催化动态提供了通用范式.
- 这种方法可以直接用于优化NO3RR和其他新出现的电催化过程.
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