维也纳大学发现新型催化机制 或将提高电化学应用效率

无论是燃料电池、电解还是化学储能，化学反应都是由电流控制的，因此电化学的作用越来越重要。对于这些应用，决定性因素在于提高反应速度和效率。

据外媒报道，维也纳理工大学和德国电子同步加速器的研究人员发现，由镧、锶、铁和氧制成的特殊材料可以在两种不同的状态之间来回切换。在一种状态下，材料表现出极高的催化活性，而在另一种状态中，催化活性相对较低。根据DESY实验，出现这种现象的原因是材料表面的小铁纳米颗粒的行为。这一发现将有助于开发更好的催化剂。电压诱导氧离子迁移化学技术与分析研究所的Alexander Opitz教授表示：多年来，我们一直在使用钙钛矿进行电化学实验。钙钛矿是一种非常多样化的材料，其中一些是极好的催化剂。钙钛矿的表面材料可以帮助某些反应物相互接触或再次分离。最重要的是，钙钛矿具有氧离子渗透性的优势，可以传导电流，我们正在利用这一优势。当向钙钛矿施加电压时，氧离子将从晶体中释放出来，并开始通过材料迁移。如果电压超过一定值，也会导致钙钛矿中铁原子的迁移。它们移动到表面，在那里形成直径只有几纳米的微小粒子。从本质上讲，这些纳米颗粒是极好的催化剂。Alexander Opitz说：“有趣的是，如果电压反转，催化活性将再次降低。到目前为止，原因仍然未知。有些人怀疑铁原子只会迁移回晶体，但事实并非如此。当这种效应发生时，铁原子根本不必离开它们在材料表面的位置。”。“DESY使用X射线分析TU Wien和DESY的团队合作。当化学过程发生时，使用X射线准确分析纳米颗粒的结构。结果表明，纳米颗粒在两种不同的状态之间来回变化，这取决于施加的电压。Alexander Opitz指出：我们可以在金属态和氧化态之间切换铁颗粒ed电压决定了材料中的氧离子是被泵向铁纳米颗粒还是被泵离铁纳米颗粒，从而控制了纳米颗粒中的氧含量。根据含氧量，纳米颗粒可以形成两种不同的结构，一种是催化活性较低的富氧结构，另一种是贫氧结构，这是一种催化活性非常高的金属结构。”对我们来说，这是一个非常重要的发现， 亚历山大·奥皮茨说：“如果两种状态之间的转变是由铁原子纳米颗粒扩散回晶体引起的，那么需要非常高的温度才能有效地操作这一过程。由于我们已经知道活性的变化与铁原子扩散无关，而是与两种不同晶体结构之间的变化有关，因此相对较低的温度是可能的。”是的。这种类型的催化剂更令人感兴趣，或将用于促进技术上的相关反应。从氢气到储能的催化机理仍需进一步研究，同样适用于成分略有不同的材料，这可能会提高许多应用的效率。Alexander Opitz说：“这对能源领域至关重要的化学反应是有意义的。例如，生产氢气或合成气，或通过电力生产储能燃料

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