圧力下でのハイブリッドペロブスカイトの構造と特性の効果的な規制?

中国科技大学から、合肥国立マイクロスケール物質科学研究センターと化学物理科のZeng Jie教授とZhou Shiming准教授の研究チームが、電気化学蒸着によって単一原子触媒を調製する普遍的な方法を開発したことを知った。この方法を用いて、研究者らは、様々な遷移金属および様々な基質をカバーする34種類の単原子触媒の調製に成功した。関連する結果が最近、Nature Communicationsに掲載された。

単原子触媒は、加水分解、酸素還元、二酸化炭素水素化、メタン変換などの化学反応において、原子利用の最大化と独自の電子構造により、大きな注目を集めています。しかしながら、現在の単一原子触媒の合成方法は、単一原子および基質に対する要求が比較的高く、任意の基質上に任意の金属単原子触媒を調製することは不可能である。適応型単一原子合成法は非常に重要です。

研究者らは、電気化学的3電極系下で電気化学的堆積を行い、単一原子の形成に対する堆積条件の影響を調査し、金属負荷が一定の限界を下回ると単一原子が得られることを見出した。次に金属クラスターまたは粒子の形成があり、液相での結晶成長における核生成プロセスと同様の変化がある。この方法の普遍性を証明するために、研究者らは、水酸化コバルト、硫化モリブデン、酸化マンガン、窒素ドープ炭素などの基板上に3d、4d、および5d金属をカバーする単原子触媒を得ることに成功し、調製された単原子触媒の構造特性評価を行った後、カソードおよびアノード堆積によって得られた同じ単原子触媒が異なる電子構造を有することを見出し、 これは、異なる触媒反応におけるその適用の可能性を提供する。

実験結果は、電気泳動析出により得られた触媒の一部が、電極触媒性水素発生反応において優れた性能を示すことを示している。同時に、陽極沈着により得られた触媒の中には、電極触媒酸素発生反応においても良好な性能を示したものもある。電気化学的試験により、このシステムは1.39Vの電位で10mA/cm2の完全な加水分解電流密度を達成できることが示され、アルカリ電解質の最低電位の記録を破りました。

この普遍的なアプローチは、単原子触媒の分野に新たな活力を注入するだけでなく、将来の触媒構造と性能の関係を体系的に研究するための新しいアイデアを提供します。