金屬納米晶體電催化劑的電化學合成：原理、應用與挑戰

摘要：金屬納米晶體催化劑由于其獨特的電子性質，在電化學能源轉化反應中表現出優異的催化性能。為了提升催化劑的活性和耐久性，需要精確調控其晶體結構和形貌。然而，傳統的制備方法往往需要嚴苛的條件，如高溫、高壓和特定的有機物，以控制晶體的生成和生長過程。這限制了能夠合成的金屬基催化劑的種類，并導致清洗復雜和有機物殘留的問題。電化學方法通過電化學響應獲取體系過程信息，并可以通過調控參數來調節晶體的生長。特別是非水體系的電化學方法為活潑的過渡金屬催化劑提供了可行的途徑。然而，電化學方法自身對體系變化的敏感性使得從小面積電極制備催化劑擴展到電極級別的催化層制備面臨挑戰。這涉及許多機理和方法上的變化，對相關研究提出了較大的挑戰。本文基于晶體生長機理，探討了電化學制備金屬晶體的可行性，并綜述了電化學沉積制備納米級金屬電催化劑的研究。最后，對電化學制備納米級金屬晶體催化劑面臨的挑戰進行了分析，并提出了實現更廣泛應用的建議。通過電化學方法制備金屬納米晶體催化劑在提高制備的可控性、減少有機物殘留等方面具有潛在的優勢，但也需要克服相關技術和方法上的難題，以實現其在能源轉化等領域的應用。

關鍵詞：電化學能量轉化反應；納米金屬電催化劑；高催化性能；電化學合成；晶體生長機理

中圖分類號：O646