鈷基催化材料水解製氫機製

新華社合肥1月2日電 近jin期qi，中zhong國guo科ke學xue技ji術shu大da學xue科ke研yan團tuan隊dui利li用yong同tong步bu輻fu射she光guang源yuan開kai發fa出chu新xin技ji術shu，在zai國guo際ji上shang首shou次ci精jing確que鑒jian別bie了le鈷gu基ji催cui化hua在zai水shui解jie製zhi氫qing過guo程cheng中zhong的de結jie構gou和he過guo程cheng
，為wei揭jie示shi催cui化hua原yuan理li、提高轉化效率邁出重要一步
，研究成果於2019年1月1日在線發表在《自然·催化》期刊上(Nature Catalysis DOI:10.1038/s41929-018-0203-5)。

cuihuashitishengshuijieqingnengliangzhuanhuaxiaolvdeguanjianyihuan。yinci
，tanmingcuihuaguochengyijicuihuacailiaozaigongzuozhuangtaixiadejiegoufeichangzhongyao。zhongguokexuejishudaxueguojiatongbufusheshiyanshiweishiqiang
、姚濤教授課題組和化學與材料學院楊金龍教授課題組合作，發展了原位同步輻射XAFSjishujiehelilunjisuan，jingquejianbiechugujicuihuajizaidiancuihuaxiqingfanyingguochengzhonghuoxingweidiandezhenshijiegouhedongtaiyanhuaguocheng
，jiekailecuihuacailiaozaishijigongzuozhuangtaizhongdezhenshimiansha。

研究團隊依托合肥、北京和上海同步輻射光源建立了在線Operando XAFSceshizhuangzhi，shishijiancegaodujunyidegujidanyuanzicuihuacailiaozaijianxingdiancuihuaxiqingfanyinghuanjingxiayuanzihedianzijiegoudeyanbianguocheng。yanjiurenyuanguanchadao

，zaifanyingguochengzhonggaicuihuacailiaobingfeishizhongweichichushide“Co1-N4”結構
，而是先進行自我優化，吸附溶液中的氫氧根離子形成高氧化態的“HO-Co1-N2”活性中心，隨著電位的增加，水吸附到活性中心生成“H2O-(HO-Co1-N2)”反應中間體。理論計算證實了這些中間體構型並進一步揭示了反應的機理。性能實驗表明

，此高活性的催化材料在析氫反應中僅需89 mV過電位即可達到10 mA·cm-2的電流密度，性能和穩定性均已接近目前商業貴金屬鉑碳納米催化劑
，展現了其潛在的應用前景。

“催化材料幫助水分子分解出氫分子，使用同步輻射儲存環中引出來的電子束
，照在材料反應的表麵
，可以將這個過程精細地反映出來。”姚濤說。

商shang業ye貴gui金jin屬shu鉑bo碳tan催cui化hua劑ji是shi當dang前qian公gong認ren的de高gao效xiao穩wen定ding的de析xi氫qing材cai料liao。學xue者zhe們men研yan究jiu發fa現xian，鈷gu基ji催cui化hua材cai料liao的de性xing能neng和he穩wen定ding性xing接jie近jin鉑bo碳tan催cui化hua劑ji
，但dan成cheng本ben不bu到dao其qi一yi半ban，展zhan現xian出chu潛qian在zai的de廣guang闊kuo應ying用yong前qian景jing。

中國科大博士生曹林林、特任副研究員羅其全和博士後劉煒是論文的共同第一作者。該研究得到了科技部重點研發計劃、國家自然科學基金
、中科院青年創新促進會專項資金等項目的資助。

附論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41929-018-0203-5