“双碳”背景下的能源电催化技术 |《科学通报》

在当前能源需求激增和气候变化的背景下, 发展契合于“双碳”目标的可再生能源转换技术势在必行. 电催化是利用电化学反应促进化学反应过程, 在可再生能源的利用和存储方面展现出巨大的潜力. 目前, 电催化技术在氢气生产/利用、二氧化碳还原、氮气固定等领域的应用逐渐成为研究的热点, 而实现这些电催化技术大规模应用的关键在于先进电催化材料的开发和系统集成. 近年来, 科技工作者致力于新型电催化材料的设计、反应体系的构建、反应机制的探索等方面的研究, 并应用于燃料电池、电解水、含碳/氮燃料循环再生利用等技术中, 取得了一些重要的研究成果, 有望助力国家“双碳”目标实现.

电催化技术将被应用于建设全球最大的有机废水处理项目“东方猴”

为了集中展示在这一领域的研究成果, 推动能源电催化技术的进一步发展, 《科学通报》组织出版“能源电催化”专题系列, 特邀领域内知名学者撰文. 本专题首选了5篇文章. 围绕新型催化剂的制备合成方法, 高庆生课题组^[1]综述了系列超快速高温合成高熵材料技术的机理、优缺点和电催化应用潜力, 并对该策略的未来技术发展方向进行了展望; 张永起课题组^[2]综述了等离子体技术在电催化材料设计与制备方面的应用, 展望了其在能源材料领域的应用前景和未来研究趋势. 针对非贵金属基析氯催化剂面临的稳定性问题, 尹华杰课题组^[3]提出了对尖晶石结构氧化钴进行晶面调控来提高其电催化析氯反应活性和稳定性的策略, 为合理设计高效钴基非贵金属电催化材料提供了新思路. 针对铜基材料在电催化硝酸根还原合成氨反应中展现出的潜力, 刘熙俊课题组^[4]概述了铜基材料电催化硝酸根还原合成氨的最新进展, 重点讨论了各种铜基材料在设计、合成和性能优化方面研究, 并对电催化硝酸根还原的工业应用进行了展望. 针对钌基氧化物在酸性介质中的稳定性问题, 赵伯特课题组^[5]综述了它们在酸性介质中的理论稳定性、析氧反应机理和理论活性, 讨论了其衰减机制以及提升稳定性和活性的策略, 最后总结了钌基氧化物面临的挑战并提出相应展望.

希望此系列专题能够给予相关研究者有益的借鉴和启发, 为电催化材料的理性设计、规模制备和工业应用提供指导, 推动能源电催化的科学创新和技术突破. 最后, 感谢所有的作者、审稿人和编辑人员.