由催化剂加速的电化学反应是制造和使用燃料、化学品和材料的许多过程的核心，包括以化学键储存可再生能源动力，这也是运输燃料脱碳的重要途径。据国外媒体报道，美国麻省理工学院(MIT)最近开发了一种新的工艺，可以使一些催化剂更加活跃，从而提高这种工艺的效率。
用新技术制成的催化剂可使化学反应的效率提高5倍，这可能在生物化学、有机化学、环境化学和电化学方面产生有用的新技术。相关内容已发表在《自然催化》杂志上。作者是麻省理工学院机械工程和材料科学与工程教授霍恩，大学博士后和机械工程系研究生张。该过程涉及在金或铂催化剂和化学原料之间添加一层所谓的离子液体。通过这种方法生产的催化剂可以使氢燃料更有效地转化为动力装置如燃料电池，或者使二氧化碳更有效地转化为燃料。
(来源:麻省理工学院)
邵-霍恩说:“脱碳迫在眉睫，涉及的领域包括为轻型汽车以外的车辆提供动力的方式、制造燃料的过程以及制造材料和化学品的过程。这种增强催化活性的新方法可以朝着这个方向迈出重要的一步。”
氢在燃料电池等电化学装置中的使用潜力巨大，可以为航空和重型车辆脱碳，新技术将使这种使用更加实用。然而，目前，为这种燃料电池提供动力的氧还原反应由于其低效率而受到限制。以前提高效率的方法大多使用不同的催化剂材料或改变其表面组成和结构。
然而，在这项研究中，团队没有对固体表面进行修饰，而是在催化剂和电解质之间添加了一层薄层，活性材料将参与化学反应。研究人员发现，离子液体层可以调节质子的活性，从而提高界面上的化学反应速率。
由于有多种离子液体可供选择，质子活性和反应速率可以“调节”以匹配涉及质子转移的过程所需的能量。其中质子转移可用于与氧气反应生成燃料和化学品。
Shao-Horn说:“质子活性和质子转移势垒由离子液体层控制，因此它在涉及质子和电子转移的反应的催化活性方面具有很大的可调性。这种效果是由一层只有几纳米的液体产生的，一层更厚的液体在上面起反应。”
论文的第一作者王说:“我觉得这个小说观念很重要。众所周知，质子活性在许多电化学反应中非常重要，但研究起来非常具有挑战性。这是因为在水环境中，所涉及的相邻水分子之间有如此多的相互作用对，以至于很难说出正在发生哪些反应。通过使用离子液体，它们的离子只能与中间材料形成单键，因此可以使用红外光谱来详细研究反应。”
王说:“因此，我们的发现突出了界面电解质，特别是分子间氢键在增强电催化过程活性中的关键作用。这一发现也从量子力学的角度提供了对量子质子转移机制的基本认识，促进了对质子和电子在催化界面相互作用的理解。”
张说:“这项工作也非常令人兴奋，它可以为人们提供调节催化剂的设计原则。我们需要一些处于‘最佳位置’的物种，它们的活性和惯性不能太大，从而提高反应速率。”由催化剂加速的电化学反应是制造和使用燃料、化学品和材料的许多过程的核心，包括以化学键储存可再生能源动力，这也是运输燃料脱碳的重要途径。据国外媒体报道，麻省理工学院(MIT)最近开发了一种新的工艺，可以制造……一些催化剂更有活性，从而提高了这类过程的效率。
用新技术制成的催化剂可使化学反应的效率提高5倍，这可能在生物化学、有机化学、环境化学和电化学方面产生有用的新技术。相关内容已发表在《自然催化》杂志上。作者是麻省理工学院机械工程和材料科学与工程教授霍恩，大学博士后和机械工程系研究生张。该过程涉及在金或铂催化剂和化学原料之间添加一层所谓的离子液体。通过这种方法生产的催化剂可以使氢燃料更有效地转化为动力装置如燃料电池，或者使二氧化碳更有效地转化为燃料。
(来源:麻省理工学院)
邵-霍恩说:“脱碳迫在眉睫，涉及的领域包括为轻型汽车以外的车辆提供动力的方式、制造燃料的过程以及制造材料和化学品的过程。这种增强催化活性的新方法可以朝着这个方向迈出重要的一步。”
氢在燃料电池等电化学装置中的使用潜力巨大，可以为航空和重型车辆脱碳，新技术将使这种使用更加实用。然而，目前，为这种燃料电池提供动力的氧还原反应由于其低效率而受到限制。以前提高效率的方法大多使用不同的催化剂材料或改变其表面组成和结构。
然而，在这项研究中，团队没有对固体表面进行修饰，而是在催化剂和电解质之间添加了一层薄层，活性材料将参与化学反应。研究人员发现，离子液体层可以调节质子的活性，从而提高界面上的化学反应速率。
由于有多种离子液体可供选择，质子活性和反应速率可以“调节”以匹配涉及质子转移的过程所需的能量。其中质子转移可用于与氧气反应生成燃料和化学品。
Shao-Horn说:“质子活性和质子转移势垒由离子液体层控制，因此它在涉及质子和电子转移的反应的催化活性方面具有很大的可调性。这种效果是由一层只有几纳米的液体产生的，一层更厚的液体在上面起反应。”
论文的第一作者王说:“我觉得这个小说观念很重要。众所周知，质子活性在许多电化学反应中非常重要，但研究起来非常具有挑战性。这是因为在水环境中，所涉及的相邻水分子之间有如此多的相互作用对，以至于很难说出正在发生哪些反应。通过使用离子液体，它们的离子只能与中间材料形成单键，因此可以使用红外光谱来详细研究反应。”
王说:“因此，我们的发现突出了界面电解质，特别是分子间氢键在增强电催化过程活性中的关键作用。这一发现也从量子力学的角度提供了对量子质子转移机制的基本认识，促进了对质子和电子在催化界面相互作用的理解。”
张说:“这项工作也非常令人兴奋，它可以为人们提供调节催化剂的设计原则。我们需要一些处于‘最佳位置’的物种，它们的活性和惯性不能太大，从而提高反应速率。”
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