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耦合电解水制氢的绿色有机电合成——电极界面调控策略综述
1
作者
王御风
罗小雪
+3 位作者
范鸿亮
吴白婧
李存璞
魏子栋
《化工学报》
北大核心
2025年第8期3753-3771,共19页
随着全球能源危机和环境污染问题日益加剧,电解水制氢作为一种清洁、高效的制氢技术备受关注。然而,传统电解水阳极析氧反应存在动力学迟缓、过电位高以及氧气副产物等问题,限制了技术的进一步发展。近年来,研究人员发展了利用电解水阳...
随着全球能源危机和环境污染问题日益加剧,电解水制氢作为一种清洁、高效的制氢技术备受关注。然而,传统电解水阳极析氧反应存在动力学迟缓、过电位高以及氧气副产物等问题,限制了技术的进一步发展。近年来,研究人员发展了利用电解水阳极生成的活性氧物种(ROS)(*OOH、*OH和*O等)实现有机物选择性氧化的系列策略,可以有效提升电解水的能量、原子利用率,减少能耗,提升生产附加值。电极界面作为电化学反应的场所,电极材料的多尺度结构、反应底物的吸附行为等,都影响着耦合电解水制氢的绿色有机氧化效率和选择性。因此,本文综述了利用活性氧物种氧化有机物耦合电解水制氢的电极表面调控策略,重点讨论了电极强化“界面-底物”过程的作用、电极控制荷质传递过程以及电极调控反应作用机理等三个方面。通过掺杂、构筑应变、引入空位和异质结等手段调控电极电子结构,能够促进ROS生成和反应底物吸附,提升反应选择性与效率;通过采用恒电位和脉冲电解等多种电化学方法,可以调控电极材料的金属价态和电子传递速率,优化反应动力学;通过引入介体或添加剂、开发双效催化剂以及表面插层等手段,可以有效调控电极表面对ROS的吸附与利用,同时调节电极对反应底物的吸附特性。未来研究将集中于电极表面催化形态精准调控、催化剂活性位点优化以及机理研究,推动电解水制氢与绿色有机电化学合成的协同发展,为新能源和绿色化学的应用提供新思路。
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关键词
活性氧物种(ROS)
有机电合成
界面调控
电解水
电极材料
电子材料
电化学
制氢
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职称材料
题名
耦合电解水制氢的绿色有机电合成——电极界面调控策略综述
1
作者
王御风
罗小雪
范鸿亮
吴白婧
李存璞
魏子栋
机构
重庆大学化学化工学院
重庆大学锂电及新材料遂宁研究院
出处
《化工学报》
北大核心
2025年第8期3753-3771,共19页
基金
国家重点研发计划项目(2022YFC2105904)
国家自然科学基金项目(22478043,22090030,U21A20312,22075033)。
文摘
随着全球能源危机和环境污染问题日益加剧,电解水制氢作为一种清洁、高效的制氢技术备受关注。然而,传统电解水阳极析氧反应存在动力学迟缓、过电位高以及氧气副产物等问题,限制了技术的进一步发展。近年来,研究人员发展了利用电解水阳极生成的活性氧物种(ROS)(*OOH、*OH和*O等)实现有机物选择性氧化的系列策略,可以有效提升电解水的能量、原子利用率,减少能耗,提升生产附加值。电极界面作为电化学反应的场所,电极材料的多尺度结构、反应底物的吸附行为等,都影响着耦合电解水制氢的绿色有机氧化效率和选择性。因此,本文综述了利用活性氧物种氧化有机物耦合电解水制氢的电极表面调控策略,重点讨论了电极强化“界面-底物”过程的作用、电极控制荷质传递过程以及电极调控反应作用机理等三个方面。通过掺杂、构筑应变、引入空位和异质结等手段调控电极电子结构,能够促进ROS生成和反应底物吸附,提升反应选择性与效率;通过采用恒电位和脉冲电解等多种电化学方法,可以调控电极材料的金属价态和电子传递速率,优化反应动力学;通过引入介体或添加剂、开发双效催化剂以及表面插层等手段,可以有效调控电极表面对ROS的吸附与利用,同时调节电极对反应底物的吸附特性。未来研究将集中于电极表面催化形态精准调控、催化剂活性位点优化以及机理研究,推动电解水制氢与绿色有机电化学合成的协同发展,为新能源和绿色化学的应用提供新思路。
关键词
活性氧物种(ROS)
有机电合成
界面调控
电解水
电极材料
电子材料
电化学
制氢
Keywords
reactive oxygen species(ROS)
organic electrosynthesis
interface control
electrolytic water
electrode material
electronic material
electrochemistry
hydrogen production
分类号
O6-1 [理学—化学]
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职称材料
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作者
出处
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1
耦合电解水制氢的绿色有机电合成——电极界面调控策略综述
王御风
罗小雪
范鸿亮
吴白婧
李存璞
魏子栋
《化工学报》
北大核心
2025
0
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