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更新时间:2025-11-09
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近日,穆斯堡尔谱,中国科学院大连化学物理研究所催化与新材料研究室研究员黄延强团队、能源研究技术平台穆斯堡尔谱研究组研究员王军虎团队与新加坡南洋理工大学教授刘彬、清华大学教授李隽合作,从实验和理论上揭示了Fe单原子材料催化中心电子态和配位结构在电催化氧还原反应(ORR)中的动态循环。

穆斯堡尔谱(穆斯堡尔谱原理)
作为连结多相催化与均相催化的“桥梁”,单原子催化剂为从原子层面阐明催化剂的构-效关系、揭示催化反应机理提供了契机。然而,单原子催化剂在实际反应条件下活性位点的精准探测仍具有挑战性。因此,单原子催化中心微环境(配位环境和电子结构)的精细调控和高分辨原位表征装置的开发具有重要意义。
该研究利用配体交换的合成策略,构筑了一系列具有特定电子结构和配位环境的模型单原子Fe催化剂;开发出可用于单原子催化体系表征的原位57Fe穆斯堡尔谱技术,实现了在电催化ORR反应条件下对不同单原子Fe物种电子结构和配位环境的定量探测;结合原位X射线吸收光谱、原位拉曼光谱、同步辐射核共振振动能谱和DFT理论计算等手段,揭示了Fe单原子材料在电催化ORR反应中催化位点电子态和配位结构的动态循环。该研究为揭开催化电子循环的黑匣子和高效单原子催化剂的开发提供了新的思路和契机。
理论背后的大师。上排:牛顿,泊松,麦克斯韦,爱因斯坦,梅耶夫人,施温格;下排:霍伊尔,杨振宁和李政道,约瑟夫森,鲁宾,福特
理论物理学家盯着黑板,做计算和预测。实验物理学家搭建设备,观测和分析数据。他们互相依赖:实验学家试图证明理论是正确的(或错误的),或者理论学家想要解释实验观察。英国理论物理学家爱丁顿(ArthurEddington)说过,“实验学家惊讶地发现,我们不会接受任何未经理论证实的证据。”
然而常见的是,在伟大的理念需要澄清的时候,每个人都有些迷失。每隔一段时间,某个人的创造就能够划破黑暗和混沌,得到清晰透彻的成果,立即推进他们的领域,有时甚至能创造新的领域。
开普勒的三个定律
牛顿(1687年)
就找来一个实验化学家,求他帮忙解决。实验化学家满口答应。他先找农场主要了7000000块钱基金建造了一个养鸡场,穆斯堡尔谱,买了一堆试剂和仪器。又从农场里弄来10只鸡,又向农场主申请100000块钱基金买了50只健康的鸡,实验化学家选出了其中的5只病鸡和5只健康的鸡,用花钱买来的仪器对鸡做了色谱、质谱、X射线衍射、圆二色、热重、电化学、核磁、二维核磁、远红外光谱、红外光谱、紫外可见光谱、光电子能谱、穆斯堡尔谱以及酸碱滴定和配位滴定等测试,对病鸡和健康的鸡的相对数据进行了对比。
然后将剩下的5只病鸡和45只健康的鸡养在了养鸡场,通过观察病鸡和健康的鸡的生活习惯:吃的有什么不同,平常爱不爱遛弯,穆斯堡尔谱,喜不喜欢看电影之类的,得出了影响鸡生病的主要因素。然后想法把45只健康的鸡中25只也染上了与5只病鸡相同的病,用各种不同的试剂进行试验,在死掉了28只鸡后,穆斯堡尔谱,终于研究出了治疗病鸡的有效方法。
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