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據(jù)悉， 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室教授姚濤、韋世強(qiáng)課題組和化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院教授楊金龍課題組合作，發(fā)展了原位同步輻射XAFS技術(shù)，結(jié)合理論計算，首次精確鑒別出鈷基催化在電催化析氫反應(yīng)過程中，活性位點(diǎn)的真實(shí)結(jié)構(gòu)和動態(tài)演化過程，為揭示催化過程秘密、提高能源轉(zhuǎn)化效率提供了有力方案。研究成果1月1日在線發(fā)表于《自然—催化》。

　　從水中分解出清潔無污染且可再生的能源氫，是解決能源問題的一個廣為期待的方案，其中催化材料的參與必不可少，它是提升能量轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵。

　　催化反應(yīng)過程往往發(fā)生在材料的表界面，但在工業(yè)實(shí)際應(yīng)用的電催化能量轉(zhuǎn)化反應(yīng)環(huán)境中，由于催化材料與電解質(zhì)溶液接觸的固—液表界面處的活性中心和吸附反應(yīng)物的濃度極低，以及活性位結(jié)構(gòu)隨外加電場的動態(tài)變化，給探測真實(shí)反應(yīng)活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和中間過渡態(tài)造成了很大困難。

　　研究團(tuán)隊依托合肥、北京和上海同步輻射光源建立測試裝置，實(shí)時監(jiān)測高度均一的鈷基單原子催化材料，在堿性電催化析氫反應(yīng)環(huán)境下原子和電子結(jié)構(gòu)的演變過程，清晰地追蹤了鈷原子位點(diǎn)在電催化析氫反應(yīng)過程中的本征活性結(jié)構(gòu)及其發(fā)生的結(jié)構(gòu)重組。

　　該研究利用原位同步輻射譜學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)了活性位在電催化反應(yīng)過程中的高度敏感性，揭開了催化材料在實(shí)際工作狀態(tài)中的真實(shí)面紗。這種原位同步輻射譜學(xué)技術(shù)同樣適用于研究其他光電能量轉(zhuǎn)化反應(yīng)中催化材料表界面的動態(tài)過程，并為從原子尺度探究催化活性中心結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機(jī)理提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論指導(dǎo)，為設(shè)計高效的能量轉(zhuǎn)化材料提供了新的思路。