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电催化中的稀土合金纳米材料
Journal of Energy Chemistry ( IF 14.0 ) Pub Date : 2023-05-26 , DOI: 10.1016/j.jechem.2023.04.050
Yifei Li , Xilin Yuan , Ping Wang , Lulin Tang , Miao He , Pangen Li , Jiang Li , Zhenxing Li

随着社会经济的快速发展,化石能源的过度消耗导致了全球性的能源和环境危机。为了探索新能源的可持续发展,基于电催化的研究引起了学术界的广泛关注。该领域的主要挑战是开发具有优异电催化活性和目标产物选择性的纳米催化剂。催化剂中活性位点的状态对反应的活性和选择性起着决定性的作用。为了设计出高效、优良的催化剂,调节催化剂的电子结构是一种有效的手段。电子效应也称为配体效应。通过与稀土 (RE) 元素合金化,电子可以在 RE 元素和过渡金属元素之间重新分配,实现合金中活性位点电子结构的精确设计。由于稀土独特的电子结构,在催化领域一直受到关注。稀土元素的最外层结构与下层结构基本相同,只是4f轨道不同,但能级相似,所以它们的性质非常相似。稀土元素形成化合物时,最外层的f电子和下层外层的d电子都可以参与成键。此外,部分 4 f第三外壳层中的电子也可以参与成键。为了提高金属催化剂的性能,合金化提供了一种设计先进功能材料的有效方法。稀土合金可以将稀土元素独特的电子结构和催化行为集成到金属材料中,不仅为调节活性组分的电子结构和催化活性提供了机会,而且增强了合金的结构稳定性,有望在显着提高了催化剂的催化性能。从电子和催化活性的角度来看,稀土元素具有独特的电子构型和镧系收缩效应。与稀土元素合金化将使合金具有更丰富的电子结构、活性和空间排列,有效调节催化剂电化学过程的反应动力学。本文综述了稀土合金的组成、结构、合成及其在电催化领域的应用,包括析氢反应、析氧反应、氧还原反应、甲醇氧化反应、乙醇氧化反应、和其他催化反应。同时,总结了稀土合金电催化材料目前面临的挑战,并指出了未来的发展方向。在电催化领域,催化剂成本过高,稳定性不强。因此,测试过程应与实际应用相关联,测试方法应标准化,以推动电催化领域的发展。





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更新日期:2023-05-26
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