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基于单原子催化剂的光热催化转化:原理和应用
1
作者
宋千伟
何
观
朝
费慧龙
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2023年第9期35-52,共18页
在以碳中和为目标的全球共识下,太阳能作为一种取之不竭用之不尽的绿色环保能源被认为是替代传统化石燃料最有潜力的方式。在各种太阳能转换技术中,光热催化不仅可以最大化利用太阳能,在光场和热场双重驱动力作用下,还可以显著提升化学...
在以碳中和为目标的全球共识下,太阳能作为一种取之不竭用之不尽的绿色环保能源被认为是替代传统化石燃料最有潜力的方式。在各种太阳能转换技术中,光热催化不仅可以最大化利用太阳能,在光场和热场双重驱动力作用下,还可以显著提升化学反应速率,引起广泛的研究兴趣。以孤立的单个原子均匀分散在载体上形成的单原子催化剂具有100%原子利用率、优异的催化活性、热稳定性等优势。因此,将单原子催化剂应用于光热催化开始受到越来越多的关注。本综述介绍了光催化、热催化和光热催化的基本原理和特征,同时列举一些典型的例子。随后以不同载体作为分类标准,总结了单原子光热催化应用的前沿研究进展。最后,提出了该催化体系所面临的挑战和未来的发展方向。本文旨在全面了解单原子催化剂在太阳能驱动光热催化领域的研究现状并为未来发展提供可行的建议。
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关键词
光热催化
光催化
热催化
单原子催化剂
太阳能
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职称材料
石墨烯负载分子铁酞菁催化剂的形貌结构调控与氧还原催化应用
2
作者
高曼
刘静静
+7 位作者
叶龚兰
赵忠坤
柳建斌
何
观
朝
龚智超
黄康
孙洪涛
费慧龙
《Science China Materials》
SCIE
EI
CAS
CSCD
2023年第10期3865-3874,共10页
分散在纳米碳基底上的分子催化剂由于具有明确的活性位点和结构可调的特点,成为了一类独特的单原子催化剂,有望代替贵金属催化剂用于电催化氧还原反应.本文中,我们开发了一种高活性氧还原催化剂,该催化剂由均匀且密集分散在泡芙状石墨...
分散在纳米碳基底上的分子催化剂由于具有明确的活性位点和结构可调的特点,成为了一类独特的单原子催化剂,有望代替贵金属催化剂用于电催化氧还原反应.本文中,我们开发了一种高活性氧还原催化剂,该催化剂由均匀且密集分散在泡芙状石墨烯载体上的铁酞菁(FePc/PG)构成.泡芙状石墨烯载体由于具有独特的皱褶和球状形貌,具有较大的比表面积和多尺度的孔结构,有利于FePc的高密度负载、活性位点的暴露和催化过程中传质效率的提高.当用旋转圆盘电极评估性能时,FePc/PG表现出优异的半波电位,达0.909 V(相对于可逆氢电极).此外,当用作气体扩散电极时,FePc/PG在高电流密度下表现出优异的高倍率和高功率性能.这项工作为设计纳米碳材料的形貌以及高性能异相分子催化剂提供了有效的策略,有望在多种能源转换和存储技术中得到应用.
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关键词
GRAPHENE
single
atom
catalyst
iron
phthalocyanine
morphology
engineering
oxygen
reduction
reaction
原文传递
自支撑单原子膜电极在能源电催化中的应用
3
作者
吴俊
何
观
朝
费慧龙
《高等学校化学学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期176-191,共16页
单原子催化剂的催化活性高,稳定性强,原子利用率高,在能源电催化领域已被广泛研究.然而,粉末状(颗粒状)单原子催化材料存在工作电极制备过程复杂、黏结剂添加降低导电性且占据催化材料的体积、活性位点易被包埋等问题,在作为电极材料催...
单原子催化剂的催化活性高,稳定性强,原子利用率高,在能源电催化领域已被广泛研究.然而,粉末状(颗粒状)单原子催化材料存在工作电极制备过程复杂、黏结剂添加降低导电性且占据催化材料的体积、活性位点易被包埋等问题,在作为电极材料催化能源转化过程时,载量通常小于1 mg/cm^(2),反应电流密度不高于100 mA/cm^(2).与单原子催化剂相比,自支撑单原子膜电极不仅具有单原子催化剂的诸多优势,同时展现出整体式电极的特点,例如无需添加黏结剂、导电性好、单原子活性位点暴露率高、形貌与孔结构可调控等,在大电流电催化反应、高能量高功率密度电池等领域拥有应用前景.本文综合评述了面向能源电催化应用的自支撑单原子膜电极的研究进展,讨论了自支撑单原子膜电极的优势,总结了自支撑单原子膜电极的合成方法,包括自支撑基底上原位制备法、静电纺丝法、自组装法、化学气相沉积与固相扩散法等,介绍了其在析氢反应、析氧反应、电化学制过氧化氢反应、锌空电池、二氧化碳还原反应及锂硫电池中的应用,并对该类电极的发展方向进行了展望.
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关键词
自支撑电极
单原子催化剂
能源电催化
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职称材料
题名
基于单原子催化剂的光热催化转化:原理和应用
1
作者
宋千伟
何
观
朝
费慧龙
机构
湖南大学化学化工学院
出处
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2023年第9期35-52,共18页
基金
国家自然科学基金(51902099,92163116)资助项目。
文摘
在以碳中和为目标的全球共识下,太阳能作为一种取之不竭用之不尽的绿色环保能源被认为是替代传统化石燃料最有潜力的方式。在各种太阳能转换技术中,光热催化不仅可以最大化利用太阳能,在光场和热场双重驱动力作用下,还可以显著提升化学反应速率,引起广泛的研究兴趣。以孤立的单个原子均匀分散在载体上形成的单原子催化剂具有100%原子利用率、优异的催化活性、热稳定性等优势。因此,将单原子催化剂应用于光热催化开始受到越来越多的关注。本综述介绍了光催化、热催化和光热催化的基本原理和特征,同时列举一些典型的例子。随后以不同载体作为分类标准,总结了单原子光热催化应用的前沿研究进展。最后,提出了该催化体系所面临的挑战和未来的发展方向。本文旨在全面了解单原子催化剂在太阳能驱动光热催化领域的研究现状并为未来发展提供可行的建议。
关键词
光热催化
光催化
热催化
单原子催化剂
太阳能
Keywords
Photothermal catalysis
Photocatalysis
Thermocatalysis
Single atom catalysts
Solar energy
分类号
O644 [理学—物理化学]
O646 [理学—化学]
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职称材料
题名
石墨烯负载分子铁酞菁催化剂的形貌结构调控与氧还原催化应用
2
作者
高曼
刘静静
叶龚兰
赵忠坤
柳建斌
何
观
朝
龚智超
黄康
孙洪涛
费慧龙
机构
Advanced Catalytic Engineering Research Center of the Ministry of Education
The Harold&Inge Marcus Department of Industrial&Manufacturing Engineering
出处
《Science China Materials》
SCIE
EI
CAS
CSCD
2023年第10期3865-3874,共10页
基金
financial support from the National Natural Science Foundation of China(92163116),the support from the National Natural Science Foundation of China(22209043)
the Major Program of the Natural Science Foundation of Hunan Province(2021JC0006)。
文摘
分散在纳米碳基底上的分子催化剂由于具有明确的活性位点和结构可调的特点,成为了一类独特的单原子催化剂,有望代替贵金属催化剂用于电催化氧还原反应.本文中,我们开发了一种高活性氧还原催化剂,该催化剂由均匀且密集分散在泡芙状石墨烯载体上的铁酞菁(FePc/PG)构成.泡芙状石墨烯载体由于具有独特的皱褶和球状形貌,具有较大的比表面积和多尺度的孔结构,有利于FePc的高密度负载、活性位点的暴露和催化过程中传质效率的提高.当用旋转圆盘电极评估性能时,FePc/PG表现出优异的半波电位,达0.909 V(相对于可逆氢电极).此外,当用作气体扩散电极时,FePc/PG在高电流密度下表现出优异的高倍率和高功率性能.这项工作为设计纳米碳材料的形貌以及高性能异相分子催化剂提供了有效的策略,有望在多种能源转换和存储技术中得到应用.
关键词
GRAPHENE
single
atom
catalyst
iron
phthalocyanine
morphology
engineering
oxygen
reduction
reaction
分类号
TQ426 [化学工程]
原文传递
题名
自支撑单原子膜电极在能源电催化中的应用
3
作者
吴俊
何
观
朝
费慧龙
机构
湖南大学化学化工学院
出处
《高等学校化学学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期176-191,共16页
基金
国家自然科学基金(批准号:51902099,92163116)资助。
文摘
单原子催化剂的催化活性高,稳定性强,原子利用率高,在能源电催化领域已被广泛研究.然而,粉末状(颗粒状)单原子催化材料存在工作电极制备过程复杂、黏结剂添加降低导电性且占据催化材料的体积、活性位点易被包埋等问题,在作为电极材料催化能源转化过程时,载量通常小于1 mg/cm^(2),反应电流密度不高于100 mA/cm^(2).与单原子催化剂相比,自支撑单原子膜电极不仅具有单原子催化剂的诸多优势,同时展现出整体式电极的特点,例如无需添加黏结剂、导电性好、单原子活性位点暴露率高、形貌与孔结构可调控等,在大电流电催化反应、高能量高功率密度电池等领域拥有应用前景.本文综合评述了面向能源电催化应用的自支撑单原子膜电极的研究进展,讨论了自支撑单原子膜电极的优势,总结了自支撑单原子膜电极的合成方法,包括自支撑基底上原位制备法、静电纺丝法、自组装法、化学气相沉积与固相扩散法等,介绍了其在析氢反应、析氧反应、电化学制过氧化氢反应、锌空电池、二氧化碳还原反应及锂硫电池中的应用,并对该类电极的发展方向进行了展望.
关键词
自支撑电极
单原子催化剂
能源电催化
Keywords
Self-supported electrode
Single-atom catalyst
Energy electrocatalysis
分类号
O646 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于单原子催化剂的光热催化转化:原理和应用
宋千伟
何
观
朝
费慧龙
《物理化学学报》
SCIE
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
2
石墨烯负载分子铁酞菁催化剂的形貌结构调控与氧还原催化应用
高曼
刘静静
叶龚兰
赵忠坤
柳建斌
何
观
朝
龚智超
黄康
孙洪涛
费慧龙
《Science China Materials》
SCIE
EI
CAS
CSCD
2023
0
原文传递
3
自支撑单原子膜电极在能源电催化中的应用
吴俊
何
观
朝
费慧龙
《高等学校化学学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
0
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职称材料
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