电子自旋效应在电催化剂中的作用

• Published in: 物理化学学报 Vol. 39; no. 12; pp. 15 - 38
• Main Authors: 李景学, 于跃, 徐斯然, 闫文付, 木士春, 张佳楠
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 郑州大学材料科学与工程学院,郑州 450001 2023; 郑州大学材料科学与工程学院,郑州市先进能源催化功能材料制备技术重点实验室,郑州 450012%吉林大学化学学院,无机合成与制备化学国家重点实验室,长春 130012%武汉理工大学,材料复合新技术国家重点实验室,武汉 430070
• Subjects: 氧还原反应; Electrocatalyst; 电催化剂; Nitrogen reduction reaction; 氮还原反应; 二氧化碳还原反应; 析氧反应; Carbon dioxide reduction reaction; Oxygen evolution reaction; Electron spin; Spin catalysis; 电子自旋; Oxygen reduction reaction; 自旋催化
• ISSN: 1000-6818
• DOI: 10.3866/PKU.WHXB202302049

O643; 高效电催化剂的开发对于能源转换及储存技术的发展至关重要.自旋作为粒子的内禀性质,能够对化学反应的过程产生独特的影响.因此,调控电催化剂内部自旋状态能够有效提升催化剂整体性能.本综述首先介绍了电子自旋以及自旋调控的影响因素,随后从热力学和动力学两方面阐述了自旋效应在电催化中的作用机理.进一步,我们综述了自旋效应在氧还原反应(ORR)、析氧反应(OER)、氮还原反应(NRR)、二氧化碳还原反应(CO2RR)中的最新研究进展,详细介绍了自旋调控在上述四种反应中的催化机理.同时本文总结了电子自旋的先进表征方法和自旋催化的第一性原理计算方法.最后,我们展望了自旋效应在电催化领域的发展趋势.因此,认识并了解电子自旋效应有助于加深对电催化反应过程的机制理解,指导设计高效催化剂,具有巨大的研究价值.