催化剂

关键词：尖晶石催化剂，催化剂设计，锂硫电池，钠硫电池，多硫化物转化

其多样的几何构型与可调控的电子结构，使其成为揭示结构–性能关系、指导催化剂设计的理想材料。

图1尖晶石催化剂合理设计中的关键参数此外，本文还简要回顾了近年来尖晶石催化剂设计策略的研究进展，包括阳离子几何调控、掺杂、自旋态调控、缺陷引入及材料形貌优化。

此外，本文还简要回顾了近年来尖晶石催化剂设计策略的研究进展，包括阳离子几何调控、掺杂、自旋态调控、缺陷引入及材料形貌优化。

要实现催化剂的合理设计，需深入理解材料的物理化学性质及相关反应机理。

TEM-EDS曲线显示，催化剂表面的Ni和Nb元素被选择性地蚀刻掉，从而形成了IrTaOx层状纳米结构(图2d)。

特别的是，作为一种自支撑材料，该催化剂表面在300mV的过电位下具有1.06AmgIr⁻¹的显著质量活性，分别是商用Ir/C(78.7mAmgIr⁻¹)和IrO₂(34.3mAmgIr⁻¹)的13.6倍和31.2倍(图1d)，这表明该催化剂不仅具有更高的OER活性，而且还通过减少Ir的用量而具有成本优势。

此外，为进一步控制催化剂结构与反应过程，许多研究还引入了一些辅助手段，例如表面活性剂、微波辐射、热处理或水热合成法等。

在酸处理过程中逐渐形成的Ta₂O₅钝化层可保护IrTaOx层和非晶基体免受过度腐蚀，从而稳定了层状催化剂结构。

甲酸氧化(FAOR)催化剂研究与实际直接甲酸燃料电池(DFAFC)测试之间的差距。

作者团队：未来，希望该领域能够进一步提高催化剂的活性和吸附性能。

未来，希望该领域能够进一步提高催化剂的活性和吸附性能。

Ir和Ta间电子相互作用调控催化剂活性位点的配位性质，从而产生了优越的酸性OER活性和稳定性。

(c)在10mAcm⁻²时的过电位和Tafel斜率与最近报道的Ir基酸性OER电催化剂的比较；

谢雯，新加坡南洋理工大学能源研究中心博士研究生，2022年于西北工业大学获得学士学位，主要研究方向为设计与构建高效的锂硫电池催化剂材料。

因此，近年来催化剂设计的重点多在于通过调控直接与间接氧化路径的比例，以提高催化剂性能。

在反应机理研究的基础上，研究者提出了多种优化催化剂性能的策略，包括增大催化剂活性表面积、提升反应动力学性能以及避免不利的副反应。

因此，从DFAFC研究初期至今，电极开发的重心始终聚焦于高性能阳极催化剂的开发和优化。

因此，围绕锂硫电池和钠硫电池催化剂的合理设计开展研究，具有重要的意义和价值。

图1尖晶石催化剂合理设计中的关键参数

文章围绕尖晶石催化剂的合理设计展开讨论，简要分析了影响其多硫化物转化效率的关键参数，包括阳离子配位环境（四面体位与八面体位）、自旋态以及金属-氧（M-O）共价性。

新加坡南洋理工大学徐梽川教授团队：关于用于多硫化物转化的尖晶石催化剂的合理设计探讨

新加坡南洋理工大学徐梽川教授团队：关于用于多硫化物转化的尖晶石催化剂的合理设计探讨-材料研究述评（英文）的博文新加坡南洋理工大学徐梽川教授团队：关于用于多硫化物转化的尖晶石催化剂的合理设计探讨精选

本文围绕尖晶石催化剂的合理设计展开讨论，简要分析了影响其多硫化物转化效率的关键参数，包括阳离子配位环境（四面体位与八面体位）、自旋态以及金属-氧（M-O）共价性。

近日，新加坡南洋理工大学徐梽川教授团队的AMRViewpoint文章“APerspectiveontheRationalDesignofSpinelCatalystsforPolysulfideConversion”在线发表。

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图文导读I催化剂制备和性能表征

CH₄产量在30min至1h内急剧上升并持续累积，表明Co@ZnO催化剂的形貌演变显著提升甲烷生成。

Co@ZnO催化剂表征：a)XRD谱；

Co表面原位形成蜂窝状ZnO纳米片，构建了Co@ZnO催化剂。

上交金放鸣等：100%二氧化碳-甲烷转化，非贵金属Co@ZnO催化剂在热水中的突破性应用上交金放鸣等：100%二氧化碳-甲烷转化，非贵金属Co@ZnO催化剂在热水中的突破性应用精选

性能飞跃：开发了原位生成的Co@ZnO催化剂，通过Zn氧化提供的强还原环境与ZnO辅助CoOₓ还原机制，实现CO₂至CH₄的100%选择性转化。

蜂窝状ZnO纳米片在Co表面原位生长，形成Co@ZnO催化剂，通过ZnO辅助的CoOₓ还原抑制钴失活。

SEM和TEM图像清楚地显示，所获得的CoPc-NC催化剂具有均匀的菱形十二面体形貌，平均粒径约为250nm(图3A-B)，且没有发现CoPc簇的明显聚集。

与原始CoPc样品相比，CoPc-NC催化剂的Co2p峰向低结合能区域移动，表明电子由NC基底注入单原子Co位点。

为了进一步阐明CO₂在CoPc-NC阴极表面吸附和活化的细节，图4G所示的原位傅里叶变换红外反射(FTIR)光谱显示，与CoPc样品相比，CoPc-NC催化剂上CO₂的弯曲振动(~667cm⁻1)峰显著增强，表明CoPc-NCs催化剂由于强大的O-C-O弯曲振动而有利于CO₂的活化。

值得注意的是，CoPc-NC表现出比CoPc更大比例的C-O峰，这表明CoPc-NC催化剂具有更高的CO₂吸附和活化能力。

可以明显发现，在修饰NiFe-Ov催化剂后，BiVO₄光阳极的光电流密度在6小时的测试过程中可以很好地保持稳定，这表明NiFe-Ov对抑制V⁵⁺从BiVO₄晶格中溶解具有建设性作用。

拟合结果表明，CoPc-NC催化剂中Co单原子的配位环境应该是Co-N₅，这可以进一步得到XPS结果的支持。

基于上述分析，我们提出了与BiVO₄/NiFe-Ov光阳极耦合的CoPc-NC阴极催化剂上PECCO₂还原的可能机理(图4I)。

在UOR反应中NiO/Co₃O₄催化剂在1.37VRHE的低电位即可达到50mAcm⁻2，与OER相比，过电位降低了230mV，结合其它的电化学数据，揭示了NiO/Co₃O₄的快速反应动力学。

用于合成甲酸氧化反应催化剂的主要还原剂的比例及其主要特征。

(b)对比催化剂在半电池测试(FAOR)中所报告的活性提升与其在单电池测试(DFAFC)中实际电极的功率密度表现，结果以所报道催化剂与基准催化剂之间的性能比值形式呈现。

(f)在50-hOER稳定性测试期间，TreatedMG与最近报道的各种电催化剂的S-number的比较。

在这一尺度上，会面临更多的技术挑战，特别是如何将催化剂有效地制备成电极，例如均匀喷涂催化剂、优化三相界面以及降低接触电阻等方法。

目前使用的大部分技术，如铂-金合金催化剂(PtAu)和钯基(Pd)催化剂，以及碳载体催化剂，通过优化催化剂在电极中的利用率有效降低催化剂载量等方法，都是在DFAFC诞生后的最初几年内提出的。

间接路径产生的吸附中间体更易吸附在催化剂表面，阻塞活性位点，从而抑制催化活性(催化剂毒化)。

第一种策略是增加催化剂的活性位点数量(图4)。

催化剂的引入可以促进多硫化物高效转化、提升电池性能。