中國科學院深圳先進技術研究院碳中和技術研究所研究員唐永炳、副研究員鄭勇平團隊成功研發出一種雙功能碳基高效催化材料。日前，相關研究成果發表于《自然-可持續性》。
電催化氧還原和析氧反應是一系列清潔能源技術的關鍵反應之一，同時，加快氧還原和析氧反應，實現高穩定的雙功能氧催化是實現可持續能量轉化與存儲的關鍵。
目前最常用的方法是將具有氧還原和析氧反應的催化活性材料進行混合制備雙功能催化劑，但是這種類型的催化劑均一性較差，且難以對電子結構進行合理優化，導致活性和穩定性欠缺。
研究人員發現，碳材料局部對稱性與其活性呈現強相關性，即局部結構對稱性越低，催化活性則會增強。他們通過引入高熵催化劑最小化碳材料局部對稱性，降低離域電子芳香性，從而激活碳骨架原本惰性的π-電子網絡，增強催化劑位點之間的協同作用，讓中間態產物與催化位點的作用強弱適中，ORR/OER可逆過程更容易發生。
該研究有望在燃料（金屬）電池、二氧化碳還原、氮還原等清潔能源領域，為催化材料的合理設計提供理論指導。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41893-023-01101-z
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