发现稳定且低成本电催化剂的综合方法
一组研究人员研究了数据挖掘是否可以加速低成本金属氧化物电催化剂的识别，从而加速世界从化石燃料的过渡。
该研究的详细信息发表在 2023 年 12 月 7 日的《Advanced Science》 杂志上。
世界对化石燃料的依赖促使科学家探索可再生能源。燃料电池供电、水电解和金属空气电池等电化学转换技术为向可持续能源未来过渡提供了有前景的策略。然而，许多电催化反应对贵金属的依赖带来了经济和环境挑战。
金属氧化物由于其稳定性和比贵金属更低的成本而有可能改变这一现状，特别是在碱性电催化条件下。然而，寻找这些金属氧化物需要大量资源，科学家们依赖于反复试验的过程。
东北大学材料研究所高级研究所 (WPI-AIMR) 和论文的通讯作者。
为此，李和他的同事利用材料项目数据库中的大量数据，确定了 68 种在特定条件下有前景的稳定金属氧化物电催化剂。
他们指出，数据库将 Sb 2 WO 6宣传 为酸中稳定的金属氧化物。这是基于水稳定性图 - 一种图形表示，说明水溶液中不同化学物质的热力学稳定性与 pH 和电势的函数关系。根据该图，Sb 2 WO 6 在酸性介质中的氧还原反应(ORR)下是稳定的，但在高pH ORR条件下却不稳定。然而，研究人员发现这与随后在碱性 ORR 条件下的实验观察结果相矛盾。
进一步的后催化表征、电化学表面状态分析和pH场耦合微动力学模型表明，Sb 2 WO 6 表面在ORR电位下经历电化学钝化，并形成稳定的4e-ORR活性表面。
总体而言，该研究的结果表明，虽然数据挖掘有希望，但为了广泛采用，还需要进一步完善。“需要制定一种精细的策略，考虑电化学诱导的表面稳定性和活性，”李强调。
未来，研究人员希望通过结合数据挖掘、表面态分析和活性分析，探索其他用于析氧反应和析氢反应的电催化剂。
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