“双碳”背景下的能源电催化技术 |《科学通报》

学术科学 2024-09-25 15:36 北京

《科学通报》2024年第25期出版““能源电催化”专题 (I)”，首选5篇文章，欢迎阅读！

编者按

在当前能源需求激增和气候变化的背景下, 发展契合于“双碳”目标的可再生能源转换技术势在必行. 电催化是利用电化学反应促进化学反应过程, 在可再生能源的利用和存储方面展现出巨大的潜力. 目前, 电催化技术在氢气生产/利用、二氧化碳还原、氮气固定等领域的应用逐渐成为研究的热点, 而实现这些电催化技术大规模应用的关键在于先进电催化材料的开发和系统集成. 近年来, 科技工作者致力于新型电催化材料的设计、反应体系的构建、反应机制的探索等方面的研究, 并应用于燃料电池、电解水、含碳/氮燃料循环再生利用等技术中, 取得了一些重要的研究成果, 有望助力国家“双碳”目标实现.

为了集中展示在这一领域的研究成果, 推动能源电催化技术的进一步发展, 《科学通报》组织出版“能源电催化”专题系列, 特邀领域内知名学者撰文. 本专题首选了5篇文章. 围绕新型催化剂的制备合成方法, 高庆生课题组^[1]综述了系列超快速高温合成高熵材料技术的机理、优缺点和电催化应用潜力, 并对该策略的未来技术发展方向进行了展望; 张永起课题组^[2]综述了等离子体技术在电催化材料设计与制备方面的应用, 展望了其在能源材料领域的应用前景和未来研究趋势. 针对非贵金属基析氯催化剂面临的稳定性问题, 尹华杰课题组^[3]提出了对尖晶石结构氧化钴进行晶面调控来提高其电催化析氯反应活性和稳定性的策略, 为合理设计高效钴基非贵金属电催化材料提供了新思路. 针对铜基材料在电催化硝酸根还原合成氨反应中展现出的潜力, 刘熙俊课题组^[4]概述了铜基材料电催化硝酸根还原合成氨的最新进展, 重点讨论了各种铜基材料在设计、合成和性能优化方面研究, 并对电催化硝酸根还原的工业应用进行了展望. 针对钌基氧化物在酸性介质中的稳定性问题, 赵伯特课题组^[5]综述了它们在酸性介质中的理论稳定性、析氧反应机理和理论活性, 讨论了其衰减机制以及提升稳定性和活性的策略, 最后总结了钌基氧化物面临的挑战并提出相应展望.

希望此系列专题能够给予相关研究者有益的借鉴和启发, 为电催化材料的理性设计、规模制备和工业应用提供指导, 推动能源电催化的科学创新和技术突破. 最后, 感谢所有的作者、审稿人和编辑人员.

特邀编辑

李彦光

苏州大学功能纳米与软物质研究院教授, 博士生导师. 主要研究方向是无机纳米功能材料的可控制备及其在光-电-化学能相互转换中的潜在应用, 包括电催化、光催化和新型电池等.

韩布兴

中国科学院化学研究所研究员、华东师范大学特聘教授、英国诺丁汉大学荣誉教授, 中国科学院院士、发展中国家科学院院士、英国皇家化学会会士, 中国科学院化学研究所碳中和化学中心主任, 上海市绿色化学与化工过程绿色化重点实验室主任. 主要从事物理化学与绿色化学的交叉研究.

专题篇目

1 冯磊, 陈艺中, 许招芬, 谭静雯, 高庆生. 高熵电催化剂超快速高温合成的研究进展. 科学通报, 2024, 69: 3715–3727

2 李晨, 唐涛, 李思璞, 夏新辉, 张永起. 基于等离子体技术的电催化剂设计. 科学通报, 2024, 69: 3695–3704

3 茆志贤, 陈珊, 吉加鹏, 尹华杰. 具有可控晶面的Co₃O₄催化剂用于高性能电化学析氯反应. 科学通报, 2024, 69: 3748–3756

4 卢国龙, 侯向华, 丁俊阳, 秦永吉, 罗俊, 刘熙俊. 铜基材料电催化硝酸根还原合成氨的研究进展. 科学通报, 2024, 69: 3728–3747

5 万仁典, 黄广幸, 刘庆勋, 赵伯特. 钌基氧化物酸性析氧电催化剂. 科学通报, 2024, 69: 3705–3714

点击“阅读原文”｜读专题全文

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《中国科学》杂志社是国内外较具有影响力的科技期刊出版机构，目前主要产品包括《中国科学》系列、《科学通报》、《国家科学评论》、《国家科学进展》、《能源化学》和《医学+》等22种科技期刊，旨在见证中国科学发展，促进国际学术交流。

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