FS-TAS如何提升电催化反应的效率-测试GO
FS-TAS如何提升电催化反应的效率
FS-TAS飞秒瞬态吸收光谱通过实时监测电催化反应中的中间体和活性位点,为提升电催化反应效率提供关键信息,主要体现在以下几个方面:精确表征反应中间体、优化催化剂活性位点构型以及监测外部条件对反应的影响。
精确表征反应中间体
FS-TAS能够揭示反应路径,确定速率决定步骤,从而实现对电催化反应的优化。例如,通过飞秒瞬态吸收光谱技术,研究人员可以揭示光热效应和连续热电子注入的协同作用,实现超高效的分子氧活化。此外,脉冲电催化技术通过周期性切换电势来提供动态路径,调控电催化性质,改变脉冲频率、占空比和波形等参数,从而显著影响电催化性能,这也可以借助FS-TAS进行优化。
优化催化剂活性位点构型
FS-TAS可以分析不同条件下催化剂活性位点与反应物的相互作用,指导催化剂构型的优化。单原子催化剂(SACs)具有最高的原子利用率和可调节的配位环境,是CO₂还原反应(CO₂RR)的高效电催化剂。通过轴向配位设计可以进一步调控SACs的性能,优化其电催化应用,而FS-TAS可以用于研究这些配位结构对催化性能的影响。 此外,通过快速合成方法(RSM)可以制备具有结构灵活性和可调电子性质的亚稳态材料,用于清洁能源转换,FS-TAS可以帮助确定这些亚稳态材料的结构和性质。
监测外部条件对反应的影响
FS-TAS能够监测光、热、电等外部条件对反应的影响,为调控反应条件提供参考。例如,在光催化CO₂还原反应中,引入光可以使反应在环境条件下发生。通过将Lewis酸Bi原子引入金属有机框架(MOF)结构(PCN-224)中,可以促进环氧丙烷的开环反应。研究表明,光在反应中起着至关重要的作用,FS-TAS可以用来研究光激发后的电荷转移过程。此外,通过调控阴离子取代,可以触发不对称层位移极化和氧化还原双位点活化,从而实现高效的CO₂光还原,FS-TAS可以用来研究这些过程中的电荷迁移机制 。
总而言之,FS-TAS为在分子水平上研究和设计高效电催化剂提供了关键的动态信息,从而可以提升电催化反应的效率。