金属纳米晶体电催化剂的电化学合成：原理、应用与挑战

摘要

金属纳米晶体催化剂由于其独特的电子性质，在电化学能源转化反应中表现出优异的催化性能。为了提升催化剂的活性和耐久性，需要精确调控其晶体结构和形貌。然而，传统的制备方法往往需要严苛的条件，如高温、高压和特定的有机物，以控制晶体的生成和生长过程。这限制了能够合成的金属基催化剂的种类，并导致清洗复杂和有机物残留的问题。电化学方法通过电化学响应获取体系过程信息，并可以通过调控参数来调节晶体的生长。特别是非水体系的电化学方法为活泼的过渡金属催化剂提供了可行的途径。然而，电化学方法自身对体系变化的敏感性使得从小面积电极制备催化剂扩展到电极级别的催化层制备面临挑战。这涉及许多机理和方法上的变化，对相关研究提出了较大的挑战。本文基于晶体生长机理，探讨了电化学制备金属晶体的可行性，并综述了电化学沉积制备纳米级金属电催化剂的研究。最后，对电化学制备纳米级金属晶体催化剂面临的挑战进行了分析，并提出了实现更广泛应用的建议。通过电化学方法制备金属纳米晶体催化剂在提高制备的可控性、减少有机物残留等方面具有潜在的优势，但也需要克服相关技术和方法上的难题，以实现其在能源转化等领域的应用。

关键词

电化学能量转化反应 / 纳米金属电催化剂 / 高催化性能 / 电化学合成 / 晶体生长机理