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四川大学刘习奎教授团队在ChemSusChem期刊发文对纳米层状双氢氧化物(nLDHs)催化剂在电化学析氧中的应用进行了探讨,文章重点讨论了nLDHs的合成、电子态调控策略、原位催化过程和催化机制,并对nLDHs电催化剂在电化学析氧领域的发展前景和面临的挑战进行了展望。

随着环境问题的不断恶化以及能源需求的不断增长,氢气等清洁燃料引起了人们的广泛关注。电解水被认为是生产氢气的最有前途的技术之一。然而,由于电解水阳极的析氧反应(OER)为动力学缓慢的四电子转移过程,该体系的产氢效率最终取决于OER活性。因此,迫切需要开发低成本、长寿命、高催化活性的OER电催化剂。作为二维(2D)材料大家庭中的一员,近年来纳米层状双氢氧化物(nLDHs)在电催化OER领域取得了重大进展和不断突破,其组成和结构灵活可调,制备方法简单可靠,有望成为可以大规模工业化应用的OER电催化剂之一。
四川大学刘习奎教授团队在ChemSusChem期刊发表前瞻性综述文章,对近年来在电化学析氧领域应用nLDHs催化剂的研究工作进行了总结。作者阐述了当前人们对nLDHs结构特征的基本认识、nLDHs催化剂的种类以及合成方法;概述了从活性中心的电子态调控角度提高nLDHs催化活性的一般策略,包括组分替代法、杂原子掺杂、空位工程、以及结晶/非晶工程;分析了nLDHs电催化剂的原位OER过程和催化机制。作者还进一步展望了nLDHs作为高效OER催化剂材料的发展趋势,如打破催化动力学的局限、开发基于LOM (晶格氧参与机制) 途径的nLDHs电催化剂、发展先进的实验和计算工具以阐明电催化活性位点的起源和功能等。文章为高OER活性的nLDHs催化剂的合理设计和活性中心的调控提供了指导,并为其在电化学析氧中的应用提供了新的发展方向。
论文信息:
Synthesis and Electronic Modulation of Nanostructured Layered Double Hydroxides for Efficient Electrochemical Oxygen Evolution
Ting Wang,Weiwen Wang,Wenjie Shao,Dr. Mingru Bai,Mi Zhou,Dr. Shuang Li,Dr. Tian Ma,Prof. Lang Ma,Prof. Chong Cheng,Prof. Xikui Liu
文章第一作者为王婷
ChemSusChem
DOI: 10.1002/cssc.202101844

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