自工業(yè)革命以來，大量的化石燃料被用于促進(jìn)人類社會的快速發(fā)展。尋找化石燃料的替代品，開發(fā)無污染的新能源已迫在眉睫。近年來，風(fēng)能、太陽能、潮汐能和氫能的發(fā)展取得了很大進(jìn)展，其中氫能因其能量密度高、無碳排放、易于儲存和運(yùn)輸而脫穎而出。電解水制氫可以獲得高純度的氫氣，而不會排放有害的溫室氣體。水分解制氫可以看作兩個(gè)半反應(yīng)，即陰極的析氫反應(yīng)和陽極的析氧反應(yīng)。析氧反應(yīng)是一個(gè)四步驟四電子反應(yīng)，其動力學(xué)速率非常緩慢，這影響了電解水的整體效率。從理論上講，激發(fā)電解水反應(yīng)只需要1.23V的電位，但由于極化等因素的影響，實(shí)際的電解水電位遠(yuǎn)高于這個(gè)值。因此，開發(fā)低成本、高效率的催化劑是一個(gè)難題。 目前，人們主要通過摻雜元素、構(gòu)建異質(zhì)結(jié)、負(fù)載襯底、設(shè)計(jì)形態(tài)、改變電子構(gòu)型、構(gòu)建缺陷等策略來提高催化劑的性能。這些改性策略主要是通過增加電極表面的實(shí)際反應(yīng)面積，以暴露更多的活性位點(diǎn)或通過改變帶隙降低活化能來提升效率。隨著大量的研究投入，通過這些策略來提高電催化劑的性能已經(jīng)陷入瓶頸。開發(fā)新的策略來提高電解水的效率亟待解決。外場的加入可以輔助電催化的進(jìn)行。目前已經(jīng)證明，超聲波場、電場、磁場、光場和應(yīng)力場可以提高水的分解效率。外加磁場可以通過加快氣體離開電極表面的速度、促進(jìn)電子和活性物質(zhì)的傳導(dǎo)、降低活化能來加速電解水。 針對以上問題，東北大學(xué)秦皇島分校劉宣文教授課題組撰寫了外加磁場協(xié)助析氧反應(yīng)的最新進(jìn)展——一個(gè)迷你綜述。該綜述分類總結(jié)了外加磁場協(xié)助析氧反應(yīng)的最新報(bào)道，并按照磁場引起的強(qiáng)化方式進(jìn)行了分類討論，其中一些磁場的強(qiáng)化方式以前沒有被系統(tǒng)的綜述過，比如磁場引起的電子結(jié)構(gòu)的改變，磁場中的磁基底引起的交換偏置效應(yīng)都會促進(jìn)析氧反應(yīng)的進(jìn)行。最后得出了一些結(jié)論，比如交流磁場的強(qiáng)化效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)比直流磁場更高效等。最后，該綜述提出了一些相關(guān)的展望，希望能更好地理解和發(fā)展外加磁場協(xié)助電解水的應(yīng)用。 論文信息 Recent Development of External Magnetic Field Assisted Oxygen Evolution Reaction-A Mini Review Zihang Feng, Chuanlin Dai, Haibin Wang, Dr. Rui Guo, Prof.?Dr. Junhua You, Prof.?Dr. Xuanwen Liu 文章第一作者為碩士生馮梓航 ChemCatChem DOI: 10.1002/cctc.202300688
