10月9日，我院游波、夏寶玉教授與中南大學(xué)劉金龍教授的最新合作研究成果“Atomic Pt-N4 Sites in Porous N-Doped Nanocarbons for Enhanced On-Site Chlorination Coupled with H2 Evolution in Acidic Water”在《先進(jìn)功能材料》（Adv. Funct. Mater.）正式刊發(fā)。該文章利用單原子催化劑Pt1/p-NC@CNTs來(lái)催化析氯反應(yīng)（CER），用于取代酸性全解水中的析氧反應(yīng)（OER），在10 mA cm-2的電流密度下可節(jié)省200 mV，同時(shí)陽(yáng)極產(chǎn)物氯氣可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)氯化得到增值產(chǎn)物。這些發(fā)現(xiàn)為減少能源投入成本，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模綠色氫氣（H2）生產(chǎn)提供了新的方法。
H2因其高能量密度和綠色清潔而成為能源載體的首選。電解水是最有前途的綠色制氫方法之一，它可以在酸性或堿性條件下進(jìn)行。然而，堿性電解水存在高電解質(zhì)電阻、有限的電流密度、對(duì)可變壓力/負(fù)載的耐受性一般的問(wèn)題。相比之下，基于質(zhì)子交換膜的酸性水電解（AWE）可以有效避免上述挑戰(zhàn)，且具有高能效、快速響應(yīng)和超高氫氣純度的優(yōu)點(diǎn)。盡管如此，酸性介質(zhì)中的析氧反應(yīng)(OER)的動(dòng)力學(xué)比堿性溶液中的動(dòng)力學(xué)更緩慢，通常需要使用Ir基或Ru基貴金屬催化劑。即使使用這些先進(jìn)的貴金屬催化劑，酸性OER仍然需要很大的過(guò)電位，并且氧化產(chǎn)物O2的價(jià)值有限。在這種背景下，探索動(dòng)力學(xué)上有利的氧化升級(jí)反應(yīng)來(lái)替代OER是非常可取的。CER由于其快速動(dòng)力學(xué)以及可產(chǎn)生高價(jià)值的氯氣(Cl2)而顯示出替代OER的潛力。
