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近日，哈爾濱工業大(da)學(xue)化(hua)工與化(hua)學(xue)學(xue)院(yuan)王振波教授團(tuan)隊(dui)在雙功能(neng)氧電催化(hua)劑(ji)(ji)(ji)研究領域取得重要進展，研究成(cheng)果(guo)以(yi)《設計 鈷-氮-鉻 跨界(jie)面電子橋打破制約活(huo)性(xing)-穩(wen)定性(xing)轉換 以(yi)實現超穩(wen)定的雙功能(neng)氧電催化(hua)劑(ji)(ji)(ji)》為題發表在《德國應(ying)用化(hua)學(xue)》(Angewandte Chemie)上。該成(cheng)果(guo)有(you)望為氫燃料(liao)電池/金屬空氣電池中新一代陰極催化(hua)劑(ji)(ji)(ji)的設計及(ji)應(ying)用提供新思路。
在(zai)各(ge)類電(dian)(dian)化學轉(zhuan)換器件(jian)中，氫燃料電(dian)(dian)池與金屬空氣電(dian)(dian)池由于具(ju)有清潔高效的(de)特點(dian)，是實現“雙碳”目標的(de)重(zhong)要手段。然(ran)而，由于陰極催化劑在(zai)高電(dian)(dian)流及長(chang)期運行條件(jian)下難以維(wei)持穩定，阻礙了(le)其大規模(mo)發展。
為改善陰極催化(hua)劑(ji)(ji)的長循(xun)環耐久性(xing)(xing)(xing)，王振(zhen)波教(jiao)授團隊提出界(jie)面電子耦合機制，通過在無(wu)機氧(yang)(yang)化(hua)鉻(ge)基(ji)底(di)上(shang)整合一系列金屬(shu)-氮(dan)-碳分子提高(gao)催化(hua)劑(ji)(ji)的活(huo)性(xing)(xing)(xing)和(he)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)。動力學分析表明，該鈷(gu)-氮(dan)-鉻(ge)電子橋促使(shi)陰極氧(yang)(yang)氣還(huan)原過程(cheng)從二電子、四電子混合路(lu)線調整為四電子主導路(lu)線，顯著(zhu)抑制不(bu)利的芬頓效(xiao)應(ying)，從而使(shi)催化(hua)劑(ji)(ji)獲(huo)得(de)突(tu)破性(xing)(xing)(xing)的催化(hua)活(huo)性(xing)(xing)(xing)與長期耐久性(xing)(xing)(xing)。該設計(ji)(ji)方案(an)有望解決陰極催化(hua)劑(ji)(ji)活(huo)性(xing)(xing)(xing)和(he)耐久性(xing)(xing)(xing)之(zhi)間的制約問題，為高(gao)活(huo)性(xing)(xing)(xing)、高(gao)耐久性(xing)(xing)(xing)陰極催化(hua)劑(ji)(ji)的設計(ji)(ji)與開發(fa)提供(gong)新(xin)思路(lu)。
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