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中国科大成功构筑无机“图灵结构”催化界面 ,有望设计出高性能廉价催化剂

olivia chan

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图灵结构是在均匀状态下自然出现的图案,它们可以是条纹、斑点或螺旋。1952年,著名的英国计算机科学家图灵(Alan Turing)提出了一种图案的形成机制,并用数学推论出这些图案是由一种非常普遍的不稳定性所致。

然而,在化学体系中构建图灵结构难度很大,这主要是因为在大部分化学系统中,物质的扩散系数差异性小,不满足图灵结构形成的要求,即激活剂的扩散速度要比抑制剂小许多。

近日,中国科学技术大学高敏锐教授研究组利用“反应-扩散”的机制,首次实现了在无机过渡金属硫族化合物上图灵结构的构筑,同时为设计更高性能的廉价催化剂提供新思路。

研究发现,多界面的图灵结构Ag2Se-CoSe2材料是一种高效的氧气进化(OER)电催化剂,仅需要221 mV的过电压即可实现10 mA cm-2的产氧电流密度,其阳极析氧效率为84.5%。实验表明,Ag2Se-CoSe2的OER活性与图灵结构的界面长度呈线性相关,丰富的界面结构和界面结构处优化的OER中间体吸附能是其高活性的主要原因。

相关研究成果以“An Efficient Turing-Type Ag2Se-CoSe2Multi-Interfacial Oxygen-Evolving Electrocatalyst”为题发表在《德国应用化学》杂志上(Angew. Chem. Int. Ed.2021, 60,doi.org/10.1002/anie.202017016)。论文的共同第一作者为中科大博士研究生张晓隆和杨朋朋。

相关研究受到国家自然科学基金委、国家重点研发计划、安徽省重点研究与开发计划等项目的资助。

参考资料:http://news.ustc.edu.cn/info/1055/74228.htm


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