近日，中國科學(xué)院傳來振奮人心的科研進展，國家納米科學(xué)中心趙慎龍教授帶領(lǐng)的團隊，在金屬有機框架（MOFs）材料領(lǐng)域取得了重大突破，特別是在規(guī)模化制備MOFs電極及其電解水應(yīng)用方面。這一研究成果已于本月早些時候，在權(quán)威期刊《自然?化學(xué)工程》上發(fā)表。Xpx28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

氫氣，作為一種前景廣闊的清潔能源，因其高能量密度、零排放和高轉(zhuǎn)化效率等特點，被視為推動能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵力量。電解水制氫技術(shù)是實現(xiàn)“綠氫”生產(chǎn)，促進能源結(jié)構(gòu)綠色化的重要途徑。然而，如何開發(fā)出高效、穩(wěn)定且易于規(guī)模化生產(chǎn)的電解水催化劑，一直是制約該領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵難題。Xpx28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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趙慎龍教授團隊通過創(chuàng)新的室溫電沉積技術(shù)，成功實現(xiàn)了MOFs電極的快速規(guī)模化制備。在短短幾分鐘內(nèi)，就能合成出面積達(dá)400平方厘米的電極，并將其應(yīng)用于堿性電解水體系。實驗結(jié)果顯示，這種新型電極的電解能耗極低，僅為4.11千瓦時每標(biāo)準(zhǔn)立方米氫氣，且能在連續(xù)5000小時的測試中保持穩(wěn)定運行。Xpx28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

深入研究表明，該MOFs電極之所以表現(xiàn)出如此優(yōu)異的性能，關(guān)鍵在于鈰（Ce）摻雜所形成的雙金屬結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)通過獨特的理化性質(zhì)，調(diào)控了鈷（Co）的電子結(jié)構(gòu)，增強了關(guān)鍵含氧中間體的化學(xué)吸附能力，從而顯著加速了陽極氧析出反應(yīng)的動力學(xué)過程。這一發(fā)現(xiàn)打破了傳統(tǒng)無機催化劑在高活性與規(guī)模化制備之間的矛盾。Xpx28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

通過多維度的先進表征技術(shù)和理論計算，研究人員進一步揭示了金屬摻雜對電子結(jié)構(gòu)、反應(yīng)路徑及催化性能的精細(xì)調(diào)控機制。這一研究不僅為MOFs電催化劑的實際應(yīng)用提供了堅實的理論基礎(chǔ)，還構(gòu)建了從微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計到宏觀規(guī)模化制備的理論橋梁。Xpx28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

尤為CoCe-MOFs電極的成功制備，標(biāo)志著在電解水催化劑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了效率、穩(wěn)定性和成本的綜合優(yōu)化。這一創(chuàng)新成果不僅展示了MOFs材料在清潔能源領(lǐng)域的巨大潛力，也為推動大規(guī)模綠氫生產(chǎn)提供了強有力的技術(shù)支撐。Xpx28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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