7月15日下午,浙江大学氢能研究院在紫金港校区举办了以“电解水制氢催化剂关键技术”为主题的论坛。本期论坛特别邀请到了新加坡工程院院士、英国皇家化学会会士、新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院徐梽川教授作题为“磁场增强水氧化反应之谜及其与电子自旋的关系”的精彩报告。徐教授不仅详细介绍了相关领域的最新技术进展,还与在场的师生们进行了深入交流。浙江大学氢能研究院百人计划研究员陈禹博博士主持了论坛。
近年来,开发更高活性的OER催化剂成为材料、化学和能源领域的研究热点之一。通过磁场提高OER反应效率作为新的调控途径最近得到了广泛关注,如何调控OER反应过程中电子的自旋态,并揭示其对OER动力学过程的作用机制,成为研究者重点关注的关键科学问题。早期研究表明,磁场可以通过促进电极表面气泡脱附来提高OER效率,尤其是在大电流密度下,提升效果更为明显。2019年有报道称,通过应用外部磁场来促进碱性环境中的OER与电极材料的磁性有关。然而,实验验证这一效应存在困难。尽管存在理论挑战,徐教授团队经过努力,取得了一些关键的实验发现,认为磁化强度、钉扎效应和pH依赖性起到关键作用。这些发现不仅推动了对磁场在水氧化催化中作用机制的理解,也为未来实验设计和催化剂开发提供了指导。
为了将所做工作清晰完整地分享给大家,徐教授将其团队所做工作的成果进行了总结:
(1)铁磁催化剂的OER确实可以通过外部磁场得到改善,这种增强不是由磁阻、感应电压或质量传递引起的。
(2)通过添加外部磁场来理解磁性氧化物OER自旋效应是一种有效方法。
(3)OER的增强来自与磁畴壁的消失。
(4)pH依赖性:详细的反应途径/机理需要进一步研究。
(5)对于催化剂的真实情况,应考虑钉扎效应,因为大部分催化剂将用于非铁磁性MOOH表面的重构。
在互动交流环节,现场师生向徐教授提出了自己的研究思路,徐教授也向大家介绍了自己的科研经历与心得,同时强调了持续探索的重要性,少以卓异自任,笃于科目,长怀壮志于胸,勤修德能,从而为社会进步贡献出自己的智慧与力量。
随着电解水制氢技术日益成为科研热点,越来越多的科学家投入到这一技术的研发与应用之中。我们期盼在绿色低碳制氢领域能够斩获重大突破,助推氢能产业的发展与进步,加快形成新质生产力。
编辑:史小巧
审核:陈志平、陈禹博