新动态 || 电催化剂/压电催化剂的设计及其研究进展

 1  Advanced Materials：用于超高 CO₂ 转化的带位置无关压电电催化

压电催化作为一种新兴的机械-化学能量转换技术，在过去十年中开启了多种创新机会并引起了极大的兴趣。然而，压电电催化中的两种潜在机制，即屏蔽电荷效应和能带理论，通常共存于大多数压电材料中，使得其本质机制仍然存在争议。

在这里，重庆大学物理学院和量子材料与器件中心Ma Jiangping等人首次通过使用MoS₂纳米薄片作为演示的窄带隙压电电催化剂策略来区分压电电催化CO₂还原反应 (PECRR) 的两种机制。

导带为-0.12 eV，MoS₂纳米薄片不满足CO₂-to-CO 氧化还原电势为 -0.53 eV，但它们在 PECRR 中实现了 ~ 543.1 μmol·g^-1 h^-1的超高 CO 产率。

通过理论研究和压电光催化实验的组合分析验证，振动下的潜在能带位置偏移仍然不满足CO₂-to-CO电势，进一步表明压电电催化机制与能带位置无关。

此外，MoS₂纳米薄片在振动下表现出意想不到的强烈“呼吸”效应，能够实现肉眼可见的CO₂气体吸入，独立实现从CO₂捕获到转化的完整碳循环链。

CO₂PECRR 中的吸入和转化过程由自行设计的原位反应池揭示。这项工作为压电电催化的基本机制和表面反应演变带来了新的见解。

参考文献：

DOI：10.1002/adma.202300027

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202300027 

 2  Advanced Materials：压电催化医学：将压电材料用于生物医学应用的新兴前沿

新兴的压电催化剂已经证明了它们在不同医学领域的显着应用潜力。除了超高的催化活性外，其固有且独特的载流子释放特性可用于引发各种氧化还原催化反应，在未来的医疗应用中展现出光明的前景。

在机械能的触发下，压电催化材料可以释放电子/空穴，催化底物的氧化还原反应或干预生物过程，以促进效应分子的产生，用于医疗目的，如去污、灭菌和治疗。压电催化的这种医学应用在本文中被称为压电催化医学(PCM)。

开拓新的医疗技术，尤其是治疗方式，同济大学医学院生物医学工程与纳米科学研究所Chen Si等人述概述了压电催化医学的最新研究进展。首先介绍压电催化的原理和压电材料的制备方法。

然后，作者全面总结了压电催化材料在肿瘤治疗、防腐、有机物降解、组织修复和再生以及生物传感等方面的医学应用。最后，讨论并提出了压电催化医学面临的主要挑战和未来展望，以期推动这一新兴科学学科的发展。

参考文献：

DOI: 10.1002/adma.202209654

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202209654

 3  Energy & Environmental Science: 电催化析氢初期界面纳米气泡的生长

电解中的气泡演化通常从纳米气泡 (NB) 开始，由于这些超小尺寸气泡中产生的高内部压力，通常会产生额外的过电势。对界面 NBs 生长的研究至关重要，但电解过程中纳米气泡的演化仍然不明确。

在此，北京化工大学Yu Jinwen等人采用原位电化学表面等离子体共振成像方法，结合原子力显微镜测量，可视化主动析氢反应过程中界面 NB 的形成和生长。

作者发现 NBs 的生长从薄饼形开始，随后增加覆盖度并大致固定三相边界，增加接触角和高度；但在达到平衡状态后覆盖率几乎保持不变。

进一步增加过电位导致 NBs 的曲率（电位偏移）增加，以及更高的气体流出率，即更高的背景电流。正如分子动力学模拟所证实的那样，已经揭示了“pin-rise”生长模式和 NBs 对电化学性能的定量影响。

参考文献：

DOI: 10.1039/d2ee04143j

原文链接：

https://doi.org/10.1039/d2ee04143j

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