新型催化剂的电化学可切换性

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2020年9月24日

电化学发挥着越来越重要的作用:无论是燃料电池、电解还是化学储能，都使用电流控制的化学反应。所有这些应用的决定性因素是反应要尽可能的快速和有效。

向前迈出了重要一步已经被一个团队从涂在汉堡维恩(维也纳)和谜底:他们表明一种特殊材料制成的镧、锶、铁和氧气之间来回切换两种不同的状态:在一个国家的物质是催化地非常活跃,在其他更少。其原因是表面微小的铁纳米颗粒的行为，这已经在汉堡的德国电子同步加速器DESY的实验中得到了证实。欧洲杯猜球平台这一发现使开发更好的催化剂成为可能。研究结果发表在《科学》杂志上。自然通讯”．

电压使氧离子迁移

“多年来，我们一直在电化学实验中使用钙钛矿，”化学技术与分析研究所的亚历山大·奥皮茨教授说。“钙钛矿是一种非常多样化的材料，其中一些是很好的催化剂。”欧洲杯足球竞彩钙钛矿的表面可以使某些反应物相互接触，或者使它们再次分离。“最重要的是，钙钛矿具有氧离子可渗透的优点。因此，它们可以导电，我们正在利用这一点，”亚历山大Opitz解释道。

当电压加到钙钛矿上时，氧离子从晶体中释放出来，并开始在材料中迁移。如果电压超过某一数值，就会导致钙钛矿中的铁原子迁移。它们移动到表面并在那里形成微小的颗粒，直径只有几纳米。欧洲杯猜球平台从本质上讲，这些纳米颗粒是很好的催化剂。欧洲杯猜球平台

“有趣的是，如果颠倒电压，催化活性又会下降。到目前为止，原因还不清楚。”亚历山大Opitz说。“有些人怀疑铁原子会简单地迁移回晶体，但这不是真的。当这种效应发生时，铁原子根本不需要离开它们在材料表面的位置。”

x射线分析在DESY

维恩理工大学的研究小组与汉堡电子同步加速器(DESY)的研究小组合作，在化学过程发生时用x射线精确分析了纳米颗粒的结构。欧洲杯猜球平台结果发现，纳米颗粒在两种不同的状态之间来回变化——取决于欧洲杯猜球平台施加的电压。我们可以在金属态和氧化态之间转换铁粒子，”欧洲杯猜球平台亚历山大Opitz说。施加的电压决定了材料中的氧离子是被泵向铁纳米粒子还是远离它们。欧洲杯猜球平台这就可以控制纳米粒子中含有多少氧气，根据氧的含量，纳米粒子可以形成两种不同的结构——富氧的低催化活性，贫氧的，即金属的，催化活性欧洲杯猜球平台非常高。

“这对我们来说是一个非常重要的发现，”亚历山大Opitz说。“如果这两种状态之间的切换是由纳米粒子的铁原子扩散回晶体引起的，那么需要非常高的温度才能使这一过程有效地运行。既然我们知道活性的变化与铁原子的扩散无关，而是与两种不同晶体结构之间的变化有关，我们也知道相对较低的温度就足够了。这使得这种类型的催化剂更加有趣，因为它可能被用于加速技术相关的反应。