威尼斯人棋牌游戏投注:后勤集团:求策问计于师生员工 理清思路共谋科学发展

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  • 时间:2019-01-06 15:19
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化学化工学院李剑锋教学课题组在铂单晶界面ORR反映机理原位拉曼光谱研讨方面失掉重大突破。相关研讨成果“In situ Raman spectroscopic evidence for oxygen reduction reaction intermediates at platinum single crystal surfaces”于2018年12月03日在线揭晓于《天然-动力》(Nature Energy,doi:10.1038/s41560-018-0292-z, IF: 46.8)。

铂基催化剂名义的氧复原反映(ORR)是燃料电池重最重要的阴极反映。虽然经由几十年的研讨,ORR的详细反映途径并没有真正剖析清楚。人们一般以为铂名义的ORR进程可分为两类:一类是氧份子经由4电子的复原进程终极天生水或OH;另外一类则是氧份子经由2电子的复原进程,天生过氧化物。但ORR进程在现实铂基催化剂名义的反映途径并未构成共鸣,由于该进程牵扯到众多痕量、短寿命的两头物种,难以被有效地捕捉。同时庞杂电化学环境也给ORR反映途径和机理的研讨带来应战。虽然原子级平滑的单晶名义具有确定的名义原子排布结构以及名义能级,是关系实行和现实的抱负模型体系。但是原子级润滑的单晶名义难以取得加强的拉曼信号,没法取得间接的光谱证据,限制了人们对ORR反映进程的懂得并用其指点高活性催化剂的制备。

在本研讨中,李剑锋教学课题组初次哄骗其生长的电化学壳层阻隔纳米粒子加强拉曼光谱(SHINERS)技巧原位研讨了Pt(hkl)单晶名义的ORR反映进程,成功捕捉到在1150 cm-1、1080 cm-1和732 cm-1区域O2-、OH*和HO2*等重要反映两头物种的间接拉曼光谱证据,并通过照应的同位素庖代实行(氘和O-18同位素实行)及DFT现实模仿确认了两头物种的谱峰归属和吸附构型。并提出在酸性条件下,Pt(hkl)单晶名义的ORR反映机理为:O2份子先吸附到Pt(hkl)单晶电极上构成吸附态的O2*后,经由质子电子转移步调后构成HO2*物种。然后O-O键断裂并在临近铂原子上构成一对吸附态的O*和OH*,最初OH*通过质子电子转移构成H2O。由于相反两头物种在差别晶面上的Gibbs自由能和活化能差别,招致其具有形态和后续ORR反映的难易有别,因此差别Pt(hkl)单晶名义上的ORR活性有较着的差距。总的来说,该项研讨初次在Pt(hkl)单晶名义原位取得ORR反映重要两头物种的间接拉曼光谱证据,提出平正的ORR反映途径,加深了人们对ORR反映机理的意识,也为其余界面催化反映机理的研讨供应了一条可行的研讨思绪。

该研讨工作由校内外多个课题组通力合作实现,化学化工学院李剑锋教学课题组卖力相关电化学原位拉曼光谱实行,Alicante威尼斯人棋牌游戏投注Juan Feliu教学课题组卖力单晶电化学实行,化学化工学院吴德印教学课题组卖力DFT现实模仿,物理系杨志林教学课题组卖力3D-FDTD的现实模仿。该研讨工作的第一作者董金超和第二作者张霞光别离为化学化工学院2014级博士生(已结业)和2015级博士生。

该研讨工作失掉国家天然科学基金委(21522508、21427813、21521004、21533006、21621091和21775127)的鼎力赞助和支撑。化学化工学院周志有教学、程俊教学,资料学院张华副教学,英国利物浦威尼斯人棋牌游戏投注Gary Attard教学,以及化学化工学院苏敏、王耀辉、卢邦安等博士生和杨晓冬博士对本课题的研讨给以了鼎力的支撑和帮忙。

文章链接:https://www.nature.com/articles/s41560-018-0292-z

责任编辑:黄伟彬