近日，東南大學化學化工學院、江蘇省富碳材料器件工程實驗室張袁健教授課題組報道了快速、準確和全面評估燃料電池電催化劑的新方法，相關成果以“Elucidating Electrocatalytic Oxygen Reduction Kinetics via Intermediates by Time-Dependent Electrochemiluminescence”為題在化學領域國際權威學術期刊Angew. Chem. Int. Ed.以Hot Paper形式在線發表。
氧還原反應是一種重要的能量轉換電化學反應，開發高效、穩定和經濟的氧還原電催化劑一直是碳達峰與碳中和科學研究的熱點和難點之一。這其中，如何快速、準確和全面地評估電催化劑是一個關鍵科學問題，對于燃料電池的開發和電化學工業制備過氧化氫至關重要。盡管膜電極、旋轉電極技術和表面增強光譜等方法在氧還原動力學的研究中取得了巨大成功，然而在電化學催化劑擴散層中，活性氧中間產物的時間和空間分布仍然未知，使得氧還原機理認識缺失，嚴重阻礙了高性能和高穩定氧還原電催化劑的發展，究其原因是微量和短壽命的活性氧中間產物在定量檢測方面仍存在挑戰。
東南大學張袁健教授課題組提出通過活性氧中間產物的生成來建立反應速率方程，使用超高靈敏的時間依賴電化學發光檢測技術對堿性介質中的電催化氧還原進行了動力學評估，發現利用電化學發光強度可對氧還原電催化劑的性能進行快速分類。更為重要的是，由于活性氧中間產物和電化學發光試劑之間存在超高靈敏的定量化學反應，通過對電化學發光的衰減曲線進行分析，不僅得到了氧還原表觀速率常數，還首次成功獲得了活性氧中間產物在不同電位下的時間和空間分布等動力學信息。根據燃料電池和電化學合成過氧化氫對電化學氧還原催化劑的不同需求，這些全新的動力學信息有望指導高活性和高穩定電催化劑的設計和合成，從而助力推動實現碳達峰與碳中和的目標。本工作的第一、第二作者分別為東南大學化學化工學院博士生吳開慶和青年教師陳然副教授，通訊作者為張袁健教授，東南大學為該工作的唯一完成單位，該工作得到了國家自然科學基金的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202217078
中華人民共和國國家發展和改革委員會 中華人民共和國工業和信息化部 中華人民共和國應急管理部 中華人民共和國生態環境部 中華人民共和國科學技術部 中華人民共和國財政部 中華人民共和國商務部 中國石油和化學工業聯合會
江蘇省發展和改革委員會 江蘇省工業和信息化廳 江蘇省財政廳 江蘇省生態環境廳 江蘇省科學技術廳 江蘇省商務廳 江蘇省應急管理廳 江蘇省市場監督管理局 江蘇省統計局
北京市化學工業協會 天津市石油和化工協會 遼寧省石油和化學工業協會 內蒙古石油和化學工業協會 重慶市石油與天然氣學會 河北省石油和化學工業協會 山西省化學工業協會 吉林省能源協會 黑龍江省石化行業協會 浙江省石油和化學工業行業協會 安徽省石油和化學工業協會 福建省石油和化學工業協會 江西省石油和化學工業協會 河南省石油和化學工業協會 湖北省石化行業協會 湖南省石油化學工業協會 廣東省石油和化學工業協會 海南省石油和化學工業行業協會 四川省化工行業協會 貴州省化學工業協會 云南省化工行業協會 陜西省經濟聯合會 甘肅省石化工業協會 青海省化工協會
電話：協會：025-8799064 學會：025-86799482
會員服務部：025-86918841
信息部：025-86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
增值電信業務經營許可證：蘇B2-20110130
