能源部SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的科学家今天报道，一种将单个虹膜原子锚定在催化剂表面上的新方法提高了其将水分子分裂为创纪录水平的效率。
这是第一次将这种方法应用于氧气进化反应，或者是一种称为电解的过程的部分，该过程使用电力将水分成氢和氧气。如果由可再生能源提供动力，电解可能会产生燃料和化学原料，并减少化石燃料的使用。但是，OER的缓慢速度一直是提高其效率的瓶颈，因此它可以在公开市场上竞争。
研究团队说，这项研究的结果可以缓解瓶颈和开放新途径，以观察和了解这些单原子催化中心如何在现实的工作条件下运作。
他们今天在美国国家科学院论文集亚博老虎机网登录。
工业骨干
催化剂是化学工业的骨干，对可持续能源的未来保持了希望。像媒人一样，他们从液体或气体的传递流中抓住分子，并鼓励他们彼此反应，而不会被消耗。为了最大程度地提高此过程的效率，催化剂纳米颗粒通常散布在多孔材料的表面上，该材料提供了最大的表面积，以同时进行许多反yabo214应。
但是，只有纳米颗粒外部的原子才能参与催化。内部浪费。当催化剂是一种昂贵的贵金属等珍贵金属时，即使是少量废物也很昂贵。因此，科学家一直在努力使用这些贵金属的个体原子。每个原子都是催化反应中心。它们的尺寸很小，意味着更多的尺寸可以适应给定的支撑结构的表面。这大大增加了暴露于反应物的活性催化剂量以及一次可以立即发生的反应数量，从而提高了效率。
在这项研究中，由SLAC/Stanford教授Yi Cui和SLAC员工科学家Michal Bajdich领导的团队开发了一种新的方法，将单个虹膜原子固定在支撑面上。斯坦福大学博士后研究人员Xueli Zheng和Jing Tang进行了实验，在SLAC副参谋人员Alessandro Gallo的X射线数据的理论模拟中进行了实验，该数据揭示了哪种配置将是最稳定和有效的。
原子原子锚定
为了制造新的催化剂，研究人员首先制作了一种多孔结构，以支持会催化反应的虹膜原子。
他们将这种类似泡沫的结构暴露于含有虹膜化合物的溶液中，迅速冻结以在表面上产生较薄的富含虹膜的冰层，并进行了额外的加工以创建良好的分布的位点，其中单个虹膜原子被贴合在上面。支撑表面。
对工作中催化剂的X射线观察结果表明，虹膜原子处于化学状态，使它们在释放氧气的水分反应的一部分方面非常有效。
其他测试表明，这种增强的活性完全是由于以下事实：虹膜以单个，孤立的原子的形式，而不仅仅是嵌入它们的大表面积。
研究人员报道，最终的催化剂比迄今已知的大多数基于虹膜的催化剂要好。他们说，这个新的原子锚定系统为探测和建立催化剂及其支撑结构之间的连接提供了理想的模型，以实现各种电催化反应。
Yi Cui是SLAC斯坦福大学材料与能源科学研究所（Simes）的研究人员，Michal Bajdich是SunC亚博网站下载at界面科学与催化中心的研究员亚博老虎机网登录，Suncat界面科学与催化中心是SLAC/Stanford联合研究所，进行了理论计算。催化剂的X射线观察是在SLAC的Stanford Synchrotron Radiation Lightsource（SSRL）和Lawrence Berkeley国家实验室的高级光源（ALS）上进行的，并在国家能源研究中心（NERSC）进行了计算工作；这三个都是科学用户设施办公室。亚博老虎机网登录伯克利实验室分子铸造厂的研究人员以及美国国家标准技术研究所的物料测量设施也为这项工作做出了贡献，该工作由DOE科学办公室资助。亚博老虎机网登录
来源：https://www6.slac.stanford.edu/