【催化】中科大俞书宏等JACS：定向微电场助力有序纳米结构催化剂提高电催化性能

通讯作者：刘建伟、江慧军、俞书宏

通讯单位：中国科学技术大学

成果一览

日益增长的能源需求与化石燃料带来的环境问题日趋严重，开发洁净可持续的新能源已迫在眉睫。通过电化学催化水裂解、氧还原、CO2还原等反应制备洁净能源及有价值的化学品是环保有前景的技术之一。目前，提高电催化性能的策略主要通过改变电催化剂的热力学性质，如配位工程，电子耦合，应变工程和集体效应等来降低催化反应的能垒。却忽略了反应物分子浓度对电催化剂动力学的调节。

中国科学技术大学的俞书宏教授、江慧军特任研究员、刘建伟副教授团队精心设计的具有周期性结构纳米催化剂，在定向微电场作用下可以加速反应物分子从电解液体相到催化剂表面的扩散传质步骤，可以优化动力学。在反应过程中，施加定向微电场，调节催化剂表面反应物通量，因此所有反应物分子都得以充分利用，从而提高了电催化性能。

图文导读

图1 有序和无序Pt NTs催化剂制备示意图及定量

图2 Pt NTs催化剂相貌结构表征

图3 Pt NTs催化剂电化学性能表征

图4 Pt NTs催化过程示意图及性能对比

图5 微电场下催化剂及反应物分子状态

图6 不同催化剂普适性研究

本文强调了有序纳米结构在调节催化动力学中的重要作用。与无序的催化剂相比，精心设计的有序纳米催化剂在定向微电场可以调节反应物的表面通量，使得所有反应物分子充分用于反应，从而能够提高电催化性能。从反应物浓度与催化剂相互作用入手，调节催化反应动力学，为电催化剂的设计与催化反应的高效进行提供新思路。

文献链接

Ordered Nanostructure Enhances Electrocatalytic Performance by Directional Micro-Electric Field (Journal of the American Chemical Society，2019，DOI: 10.1021/jacs.9b03617)

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.9b03617