中國科學技術大學研究團隊利用神奇的同步輻射光源發(fā)展出先進的表征技術，在國際上率先探明催化材料在水解氫過程中的真實結(jié)構(gòu)，為揭示催化過程秘密、提高能源轉(zhuǎn)化效率提供了有力方案。該研究成果于1月1日在線發(fā)表在《自然·催化》上。

　　催化反應過程往往都是發(fā)生在材料的表界面，但在工業(yè)實際應用的電催化能量轉(zhuǎn)化反應環(huán)境中，由于催化材料與電解質(zhì)溶液接觸的固——液表界面處的活性中心和吸附反應物的濃度極低，以及活性位結(jié)構(gòu)隨外加電場的動態(tài)變化，給探測真實反應活性位點的結(jié)構(gòu)和中間過渡態(tài)造成了很大的困難和挑戰(zhàn)。

　　高亮度的先進同步輻射光源為研究這一亟待突破的電催化能量轉(zhuǎn)化機制問題提供了手段。課題組姚濤教授說：“高度靈敏的同步輻射X射線吸收精細結(jié)構(gòu)譜學(XAFS)技術，能夠在原位實時在線探測‘工作狀態(tài)’的催化劑的‘一舉一動’?！?/p>

　　能源危機是懸在現(xiàn)代社會頭頂?shù)倪_摩克利斯之劍，尋求高效豐富綠色的新型能源是全世界都關注的問題。從水中分解出清潔無污染且可再生的能源——氫氣是一個廣受期待的方案，其中催化材料的參與必不可少。催化材料能夠加速并高效完成能量的轉(zhuǎn)化，是提升能量轉(zhuǎn)化效率的關鍵一環(huán)。因此，探明催化過程的奧妙，了解催化材料在實際工作狀態(tài)下的真實結(jié)構(gòu)，是當今科學界和工業(yè)界關注的前沿熱點。

　　研究團隊利用原位同步輻射譜學技術發(fā)現(xiàn)了活性位在電催化反應過程中的高度敏感性，揭開了催化材料在實際工作狀態(tài)中的真實面紗。這種原位同步輻射譜學技術同樣適用于研究其他光電能量轉(zhuǎn)化反應中催化材料表界面的動態(tài)過程，此項發(fā)現(xiàn)也為從原子尺度探究催化活性中心結(jié)構(gòu)和反應機理提供了實驗基礎和理論指導，并為今后設計高效的能量轉(zhuǎn)化材料提供了新的思路。（記者陳華）

【糾錯】

責任編輯： 劉陽