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纳米限制可能是提高氢气产量的关键

2024-07-16 11:12:33 百科全书来源：

导读劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员发现了一种可以提高水分解产氢效率的新机制。该项研究发表在《A 应用材料与界面》上，并登上了...

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员发现了一种可以提高水分解产氢效率的新机制。

该项研究发表在《A 应用材料与界面》上，并登上了该期刊的封面，为极端限制条件下水反应性和质子转移的行为提供了新的见解，提出了提高电催化剂制氢性能的潜在策略，同时保护催化剂免于降解。

通过光电化学水分解生产氢气一直被认为是电化学领域的“圣杯”。广泛推广该技术的关键是开发一种活性、耐用且价格合理的电催化系统。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家与哥伦比亚大学和加州大学欧文分校合作，开发出了一种新策略，通过用超薄多孔二氧化钛层封装催化剂来改善电催化剂活性和耐久性之间的平衡。

丹尼尔·埃斯波西托 (Daniel Esposito) 领导的哥伦比亚大学团队此前曾报告称，覆盖铂纳米颗粒的纳米多孔氧化物可以提高系统的耐久性，而不会损害催化活性，这与普遍持有的观点相反：覆盖催化剂表面将严重损害催化活性。纳米多孔结构似乎还可以通过有利于水分解反应而不是竞争过程来提高选择性。

在他们的研究中，LLNL 的科学家使用了先进的分子动力学 (MD) 模拟，该模拟具有从第一性原理计算中衍生的机器学习潜力。该平台能够以超出传统第一性原理方法范围的尺度，以非凡的精度探索势能表面和反应动力学。模拟表明，限制在小于 0.5 纳米的纳米孔内的水表现出显著改变的反应性和质子转移机制。特别是，研究小组观察到限制降低了质子传输的活化能。

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