阿貢材料科學(xué)家Nenad Markovic認(rèn)為找到一種適合能量轉(zhuǎn)換或儲(chǔ)存的材料就像創(chuàng)造一段美滿的婚姻。通過(guò)使用兩種密集的天然元素制備成合金后再去除其中一種，可重塑材料的結(jié)構(gòu)，更好地平衡了化學(xué)反應(yīng)的三個(gè)重要因素：活性，穩(wěn)定性和導(dǎo)電性?？茖W(xué)家們目前正在周期表中尋找合適的元素或元素組合來(lái)制備催化劑，以實(shí)現(xiàn)其水解活性的提升及其表面上活性位點(diǎn)的耐久性的優(yōu)化。然而，找到活性高，穩(wěn)定性好的材料一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。

對(duì)于新的催化劑，Markovic所在的實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)向了銥元素，這是一種與隕石最相關(guān)的金屬。銥薄膜具有催化活性，但銥原子在電解質(zhì)中會(huì)被逐步氧化，一部分會(huì)因?yàn)楦g離開(kāi)催化劑表面，降低催化活性。為了提高銥的活性和穩(wěn)定性，該研究小組將銥和鋨進(jìn)行合金化，以重組銥的結(jié)構(gòu)來(lái)防止其氧化。與銥不同，鋨既沒(méi)有催化活性，也不穩(wěn)定，但卻有利于銥性能的提升。將鋨和銥合金化并去合金后，可以得到三維銥納米孔的重組結(jié)構(gòu)。三維銥納米孔催化穩(wěn)定性的增強(qiáng)是因?yàn)榭變?nèi)的電解液少，銥離子很快飽和，從而使表面原子停止溶解。

納米孔結(jié)構(gòu)不但滿足了對(duì)催化劑活性及穩(wěn)定性的要求，還有助于提高材料的導(dǎo)電性。在使用過(guò)程下，多孔催化劑會(huì)在其高導(dǎo)電性銥內(nèi)部形成獨(dú)特的低導(dǎo)電性氧化銥外殼。這樣，電子可以很容易地通過(guò)催化劑到達(dá)分界面，與等待的水分子實(shí)現(xiàn)水解反應(yīng)。

該課題組名為“納米多孔核殼銥/氧化銥析氧催化劑的平衡活性，穩(wěn)定性和電導(dǎo)率”的研究在11月13日發(fā)表于Nature Communications。這項(xiàng)工作是由DOE，國(guó)家研究基金會(huì)，納米融合基金會(huì)和韓國(guó)能源技術(shù)評(píng)估和規(guī)劃研究所資助的。