C-SAC med metall-metall-interaktioner. Jämförelse av C-SAC med konventionella isolerade SAC och understödda metallkluster/nanopartikelkatalysatorer ur perspektivet av rumslig fördelning, interaktioner mellan platser och lokal koordination. Kredit:Science Advances (2022). DOI:10.1126/sciadv.abo0762
Ett team av forskare vid University of Adelaide bedriver grundläggande forskning om nya typer av högpresterande lågkostnadsmetallbaserade elektrokatalysatorer som är nyckeln till utvecklingen av hållbara energilösningar och hjälper till att uppnå koldioxidneutralitet. De utvecklar katalysatorer som kan "skräddarsys" för olika användningsområden.
En elektrokatalysator är en katalysator som ökar hastigheten för oxidations- och reduktionsreaktionerna i en elektrokemisk cell eller elektrolysator. Förbättringar i prestanda hos elektrokatalysatorer förbättrar enhetens effektivitet, som är avgörande för att lagra och omvandla förnybar energi som genereras av avlägset belägna sol- och vindkraftsparker.
"Enatomskatalysatorer är lovande kandidater för nästa generations högeffektiva elektrokatalysatorer", säger professor Shizhang Qiao vid University of Adelaide, chef för Center for Materials in Energy and Catalysis, som leder teamet.
"De drar nytta av högt atomutnyttjande – hur effektivt material används i en reaktion, vilket hjälper till att minska kostnaderna för energigenerering och omvandlingstillämpningar. Men den enkla geometriska strukturen begränsar deras tillämpning.
"Vi arbetar på en ny klass av korrelerade enatomskatalysatorer med angränsande metallatomer, vilket ger fler möjligheter att uppnå strukturell modifiering", säger professor Qiao.
"Genom att kontrollera metall-metall-interaktioner mellan enstaka metallatomer har vi kunnat reglera den geometriska och elektroniska strukturen för aktiva platser, och därför underlätta prestandaförbättringar mot ett bredare spektrum av elektrokatalytiska tillämpningar.
"Genom att kritiskt granska de senaste framstegen, skisserade vi riktningar för framtida arbete med design och utveckling av högpresterande korrelerade enatomskatalysatorer."
Dessa grundläggande forskningsframsteg kommer att inspirera till rationell design av metallbaserade elektrokatalysatorer med hög prestanda och låg kostnad, vilket kommer att gynna utvecklingen av hållbara energilösningar.
Teamet, som kritiskt granskade aktuell litteratur och angav framtida forskningsriktningar, publicerade sina resultat i tidskriften Science Advances . + Utforska vidare
