钴锰催化剂的机理被破译

　　

　　

　　传统的电解水制氢催化剂通常含有贵重金属，价格昂贵。然而，已经开发出更便宜的替代品，例如钴锰催化剂。它们具有很高的活性，并且在很长一段时间内都很稳定。

　　这些特性的决定因素是它们的锰含量。为什么锰起着如此重要的作用在很长一段时间内都是未知的，但现在德国鲁尔大学、马克斯普朗克可持续材料和化学能转换研究所、Forschungszentrum j利希研究所和杜伊斯堡-埃森大学的研究人员发现了其中的机制。

　　他们在2024年10月7日的《先进能源材料》杂志上发表了他们的发现。

　　通过施加电压，水可以分解成氢和氧。这个反应的限制步骤是析氧。因此，研究人员正在寻找这一反应步骤的最佳催化剂。

　　具有一定几何结构的钴电催化剂，即所谓的尖晶石结构，通常效率低下且长期不稳定。然而，当它们被掺杂锰时，这种情况就改变了。

　　研究小组使用了各种方法来调查在电解水的过程中催化剂表面究竟发生了什么。他们在247“液相非均相氧化催化”合作研究中心一起工作。

　　“与几个研究所的合作使我们能够用不同的方法观察电极表面的过程——这种结合是成功的关键，”波鸿鲁尔大学原子尺度表征负责人李彤教授说。

　　她是原子探针断层扫描方面的专家，这是一种帮助观察材料原子间空间分布的方法。该团队将这种方法与透射电子显微镜、x射线精细结构吸收和x射线光发射光谱相结合。

　　该小组表明，在反应过程中，锰从钴尖晶石表面溶解，然后重新沉积在钴尖晶石表面。“这就像公交车上的乘客不停地跳上跳下，”童丽说。