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ChemSusChem:磁场辅助构建电催化剂及增强电催化反应的研究进展

华中科技大学夏宝玉教授与武汉工程大学杨欢、江学良教授在ChemSusChem期刊发文对磁场辅助构建电催化剂和增强电催化反应的研究进展进行了综述。文章重点探讨了磁场诱导电催化剂构建的原理以及磁场对电催化反应的影响机理,总结了磁场在构筑电催化剂和电催化反应中的应用,最后,本文提出了磁场辅助构建电催化剂和增强电催化的前景和挑战。


目前,发展可持续的清洁能源是实现碳中和的有效策略,电催化反应在清洁能源转化和存储技术中处于重要地位。然而,催化反应缓慢的动力学和较高的过电位是清洁能源转换与存储技术发展的主要瓶颈。因此,开发成本低、环境友好、高效的电催化剂至关重要。磁场作为一种不依赖于温度和压力的热力学参数,能够向材料的分子和原子尺度传递高强度的能量,从而影响材料的微观结构和性能。此外,磁场能够改善电极表面的传质以改变反应动力学,从而有利于提高电催化剂的电催化效率。



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基于此,华中科技大学夏宝玉教授与武汉工程大学杨欢、江学良教授综述了磁场辅助构建电催化剂和电催化增强的最新进展。根据电催化剂的构效关系,阐明了磁场诱导电催化剂构建的原理,包含磁热效应、成核生长以及相调节。采用磁场影响电催化剂制备的环境和过程,从而构建出结构可控、电催化性能良好的电催化剂。此外,文章讨论了磁效应对电催化反应的影响,包含磁热效应、磁流体动力学效应和微磁流体动力学效应、麦克斯韦应力效应、开尔文力效应和自旋选择效应。这些磁效应可以改善电极表面的传质效应,从而改变反应动力学,显著提高电催化反应效率。该文章进一步总结了磁场与电化学耦合在电催化反应(析氢反应、析氧反应、氧还原反应和二氧化碳还原反应)中的应用。基于前期相关研究经验总结,文章对磁场辅助构筑电催化剂及增强电催化反应的前景和挑战做出了展望。本文有助于读者了解磁场在辅助构建电催化剂和增强电催化反应的研究进展,为外场耦合构筑高效的电催化剂提供新思路。

文信息

Magnetic Field-Assisted Construction and Enhancement of Electrocatalysts

Xueliang Jiang, Yana Chen, Xianzheng Zhang, Feng You, Junlong Yao, Huan Yang,* and Bao Yu Xia*


ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202201551




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