<正>從摩擦生火以點(diǎn)燃薪柴取暖,到以煤炭為原料的蒸汽機(jī)的發(fā)明,再到以汽油和柴油為原料的內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明和大規(guī)模應(yīng)用,能源的發(fā)展有力地推動(dòng)了人類社會(huì)的發(fā)展和工業(yè)文明的進(jìn)步。隨著社會(huì)的發(fā)展,人類社會(huì)對(duì)于能源的需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)狀態(tài)。而煤炭、石油、天然氣這些化石能源在地球上的儲(chǔ)量是有限的。迫在眉睫的能源危機(jī)迫使人們尋求新型可再生能源。另一方面,大量使用化石能源所引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題也不容忽視, 

【文章來(lái)源】：科學(xué)觀察. 2020,15(06)

【文章頁(yè)數(shù)】：3 頁(yè)

【部分圖文】：

自2013年以來(lái)過(guò)渡金屬磷化物催化水分解析氫相關(guān)論文發(fā)表數(shù)量統(tǒng)計(jì)

在析氫過(guò)程中，溶液中的質(zhì)子會(huì)在過(guò)渡金屬磷化物表面結(jié)合一個(gè)電子形成吸附在電極表面的活性氫原子（H*），并通過(guò)后續(xù)反應(yīng)最終形成氫氣（圖2）�；诖�，我們?cè)O(shè)想以水為氫源，直接利用水電還原所形成表面吸附的活性氫，有望在室溫常壓下實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)化合物的加氫，從而避免使用危險(xiǎn)的氫氣或其他氫源。最近，我們以過(guò)渡金屬磷化物在電還原條件下形成的吸附活性氫為氫源，在室溫、水相的溫和條件下，高效、高選擇性地實(shí)現(xiàn)了多種類型有機(jī)物的氫化反應(yīng)（圖2），并得到了一系列高附加值的產(chǎn)物（Angew.Chem.Int.Ed.2019,58,12014-12017;Angew.Chem.Int.Ed.2019,58,18908-18912;Angew.Chem.Int.Ed.2020,59,18527-18531;Sci.Bull.2020,65,1547-1554;CCS Chem.2020,2,507-515;Natl.Sci.Rev.2020,7,285-295）。例如，通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)電位，Co P納米片能夠可控地還原硝基芳烴為氧化偶氮、偶氮和胺類芳香化合物。而Pd P則能夠在低電位下高選擇性地實(shí)現(xiàn)苯乙炔的半加氫從而得到苯乙烯。特別值得一提的是，通過(guò)將反應(yīng)中的水替換為氘代水，還能在還原的同時(shí)獲得氘代產(chǎn)物。由于同位素效應(yīng)，氘代產(chǎn)物在合成化學(xué)、材料科學(xué)以及制藥方面都有重要作用。這一高效、環(huán)境友好的有機(jī)合成新策略將引領(lǐng)過(guò)渡金屬磷化物的下一個(gè)研究熱潮。從電解水析氫到利用吸附的活性氫進(jìn)行有機(jī)電合成，過(guò)渡金屬磷化物在電還原反應(yīng)方面不斷取得新突破。而在其他領(lǐng)域，如加氫脫氧、電解水析氧、CO2還原、超級(jí)電容器、鋰離子電池、鋰硫電池、鋰空電池等能源轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存領(lǐng)域（圖3），過(guò)渡金屬磷化物也表現(xiàn)出了良好的反應(yīng)活性和廣闊的應(yīng)用前景（Energy Environ.Sci.,2020,DOI:10.1039/D0EE02577A）。大量國(guó)內(nèi)外研究人員不斷加入到過(guò)渡金屬磷化物的研究隊(duì)伍中來(lái)，極大地推動(dòng)了過(guò)渡金屬磷化物材料的快速發(fā)展。

而在目前，盡管取得了巨大進(jìn)展，過(guò)渡金屬磷化物作為催化材料的研究仍然存在許多問(wèn)題和挑戰(zhàn)。例如采用現(xiàn)有的方法合成過(guò)渡金屬磷化物時(shí)經(jīng)常使用劇毒易燃的物質(zhì)作為磷源，并且多數(shù)情況下會(huì)在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生PH3等劇毒物質(zhì)，因此亟需發(fā)展一種安全、綠色、普適的制備方法來(lái)制備過(guò)渡金屬磷化物。其次，過(guò)渡金屬磷化物在催化過(guò)程中的反應(yīng)機(jī)理尚未完全清晰，需要結(jié)合原位表征、高分辨電鏡、理論計(jì)算等先進(jìn)手段從分子乃至原子層面進(jìn)行深入研究。此外，盡管過(guò)渡金屬磷化物在電解水析氫方面表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，但它們?nèi)圆荒軡M足工業(yè)化生產(chǎn)大電流、長(zhǎng)時(shí)間、強(qiáng)堿性、50～80?C的生產(chǎn)強(qiáng)度，利用過(guò)渡金屬磷化物來(lái)實(shí)現(xiàn)氫氣的大規(guī)模生產(chǎn)仍然有很長(zhǎng)的路要走。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]NiCo雙金屬磷化物納米片的制備及其電催化性能[J]. 牛贊堯.  化工設(shè)計(jì)通訊. 2021(04)
[2]過(guò)渡金屬（Pd、Ni）表面修飾石墨烯增強(qiáng)其析氫性能[J]. 許家科,王虎.  新型工業(yè)化. 2021(02)



本文編號(hào)：3611049