一個研究小組發展出一種新的研究範式，簡化了對催化劑結構如何影響其反應的理解。研究重點是使用基於氧化錫的催化劑進行電化學二氧化碳還原反應，揭示了對活性表面物種及其性能的重要見解。這項突破有助於量身設計高效催化劑，並為進一步探索電催化反應鋪平道路，從而促進可擴展的高性能電催化劑的開發。

一個研究小組推出了一個新的研究框架，簡化了對催化劑結構如何影響其反應的理解，這是在應對氣候變遷和實現永續發展方面取得的重大進展。研究人員取得突破的詳細情況發表在《Angewandte Chemie》雜誌上。

了解催化劑表面如何影響其活性有助於設計出滿足特定反應要求的高效催化劑結構。然而，鑑於電催化劑複雜的界面微環境，要掌握這種關係背後的機制並非易事。

東北大學材料科學高等研究所（WPI-AIMR）副教授、論文通訊作者李浩指出：「為了破解這個難題，我們對氧化錫催化劑中的電化學二氧化碳還原反應（CO2RR）進行了深入研究。這樣，我們不僅揭示了二氧化錫基催化劑在二氧化碳還原過程中的活性表面物種，還建立了表面物種與二氧化碳還原性能之間的明確相關性。

標準研究範式揭示了二氧化錫電化學二氧化碳還原反應（CO2RR）的結構-性能-活性關係。這張圖片說明了氧空位（1/1 ML 覆蓋率）和表面活性物種（錫層）引起的表面重構，它們對選擇性HCOOH 的產生負有責任。

CO2RR 被認為是減少二氧化碳排放和生產高價值燃料的一種可行方法，其中甲酸（HCOOH）因其在製藥、冶金和環境修復等行業的廣泛應用而成為值得關注的產品。

所提出的方法有助於確定二氧化錫在特定電催化條件下進行二氧化碳還原反應的真正表面狀態。此外，研究小組也透過使用不同形狀的二氧化錫和先進的表徵技術進行實驗，證實了他們的發現。

李和他的同事將理論研究與實驗電化學技術結合，發展了他們的方法。

“我們彌合了理論與實驗之間的差距，提供了對催化劑在實際工藝條件下行為的全面了解，」李補充道。

研究小組目前正致力於將此方法應用於各種電化學反應。在這個過程中，他們希望能發現更多獨特的結構-活性相關性，從而加快高性能和可擴展電催化劑的設計。

編譯來源：ScitechDaily