中科大构筑无机图灵结构催化界面
文章来源：中国化工报 更新时间：2021-02-26 14:26:27
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中化新网讯 近日，中国科学技术大学教授高敏锐研究组利用“反应—扩散”的机制，首次实现了在无机过渡金属硫族化合物上图灵结构的构筑。 图灵结构在自然界中广泛存在，如：斑马、海鱼、河豚、贝壳体表的图纹、风中黄沙波纹、蕨类植物叶片、向日葵叶序和小鼠的毛囊间距乃至毛发的密度等均为“反应—扩散”的结果。然而，在化学体系中构建图灵结构难度很大，主要因为在大部分化学系统中，物质的扩散系数差异性小，不满足图灵结构形成的要求，即激活剂的扩散速度比抑制剂小许多。直到上世纪90年代，法国科学家才基于“反应—扩散”机理在“亚氯酸盐—碘—丙二酸反应”中构建出图灵图案。 研究人员发现，在二乙烯三胺(DETA)与水的二元溶液中，Ag+和DETA发生络合反应形成Ag(DETA)+，同时Co2+从二硒化钴(CoSe2)纳米带表面溢出。在该系统中，Ag(DETA)+是抑制剂而Co2+是激活剂。快速扩散的Ag(DETA)+到达CoSe2表面的能斯特层时，与扩散到CoSe2表面的激活剂Co2+发生作用，最终在CoSe2表面形成复杂美丽的Ag2Se图灵图案。 进一步研究发现，这种多界面的图灵结构Ag2Se-CoSe2材料是一种高效的氧气进化电催化剂，仅需要221mV的过电压即可实现10mA/cm2的产氧电流密度，其阳极析氧效率为84.5%。实验表明，Ag2Se-CoSe2的OER活性与图灵结构的界面长度呈线性相关，丰富的界面结构和界面结构处优化的中间体吸附能是其高活性的主要原因。 该研究运用“反应—扩散”理论，首次在无机纳米结构材料上构筑复杂的图灵结构，为设计更高性能的廉价催化剂提供新思路。 |
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