L’ingénierie de la phase cristalline offre un aperçu du potentiel futur, selon les chercheurs


phase-cristalline-offre-un-apercu-du-potentiel.jpg" alt="Das Kristallphasen-Engineering bietet einen Einblick in zukünftiges Potenzial, sagen Forscher" title="Mit zwei Jahrzehnten konzentrierter Aufmerksamkeit auf die Regulierung solcher Umlagerungen kann ein Prozess namens Phasentechnik nachhaltige Energieumwandlungsprozesse ermöglichen. Bildnachweis: nanorecherche » largeur= »800″ hauteur= »530″/>

Avec deux décennies d’attention concentrée sur la régulation de ces réarrangements, un processus appelé ingénierie de phase peut permettre des processus de conversion d’énergie durables. Reconnaissance: nanorecherche

Le réarrangement atomique modifie propriétés physiques et chimiques d’un matériau, ce qui peut conduire à des applications potentielles dans toutes les disciplines, y compris l’énergie durable. Avec deux décennies d’attention concentrée sur la façon dont la régulation de ces réarrangements – un processus appelé ingénierie de phase – peut permettre des processus de conversion d’énergie durables, des chercheurs en Chine ont résumé les travaux à ce jour, y compris les avancées possibles dans le domaine.

Ils ont publié leur critique le 11 juillet dans nanorecherche, avec un accent particulier sur les électrocatalyseurs. Ces matériaux déclenchent, améliorent ou déclenchent les réactions chimiques et électriques impliquées dans la conversion de l’énergie en formats stockables ou utilisables. Ils servent souvent d’électrode ou de composant d’électrode.

« L’ingénierie de phase est une stratégie importante pour concevoir des électrocatalyseurs efficaces pour ces conversions d’énergie, car elle permet à tous les atomes catalytiquement actifs de se réorganiser et de former de nouveaux réseaux », a déclaré le co-auteur Xiaoxin Zou, professeur au State Key Laboratory of Inorganic Synthesis and Preparative Chemistry. Collège de chimie, Université de Jilin. « Cela présente une excellente opportunité de manipuler rationnellement les atomes pour découvrir des cadres structurels attrayants et obtenir une meilleure électrocatalyse. Et alors que ces dernières années, plusieurs chercheurs ont résumé la fabrication de nanomatériaux avec de nouveaux assemblages, il s’agit de la première revue systématique à rationaliser ces étapes qui affectent l’activité électrocatalytique. »

Ces différents arrangements atomiques sont appelés phases cristallines. Changer la disposition des atomes sur la d’un matériau solide ou dans sa masse peut changer radicalement ce que le matériau peut faire. Cependant, Zou a découvert que la surface est essentiellement une extension du volume et ne peut pas exister indépendamment, de sorte que leur association est essentielle pour concevoir des électrocatalyseurs souhaitables et stables.

« La logique sous-jacente de l’ingénierie des phases réside dans une relation étroite entre les propriétés de la surface et la masse d’un catalyseur », a déclaré Zou. « Concevoir la phase en vrac d’un catalyseur pour affecter directement la surface est une stratégie puissante pour concevoir des catalyseurs intelligents à la fois en interne et en externe. »

La structure cristalline de la masse détermine la structure électronique du matériau, sa conductivité et, dans une large mesure, la composition de la couche superficielle. Différentes structures cristallines en vrac possèdent différentes propriétés et énergies de surface, résultant en différentes morphologies et sites catalytiquement actifs. Même pour les catalyseurs qui subissent des dommages de surface importants ou une reconstruction au cours du processus de catalyse, la structure cristalline initiale influence fortement la reconstitution et la structure finale de la surface, a déclaré Zou.

Au cours des 20 dernières années, plusieurs chercheurs ont exploré cette relation en étudiant des phases électrocatalytiques non conventionnelles et comment de telles transformations peuvent être provoquées. Poussés par la demande de processus de conversion d’énergie durables tels que la fixation de l’azote et la réduction du dioxyde de carbone, les chercheurs ont développé des techniques de caractérisation ainsi que la théorie sous-jacente au travail expérimental.

« Ces choses ont permis de comprendre avec et précision les effets des phases cristallines sur les performances électrocatalytiques », a déclaré Zou. « Par conséquent, il est temps de résumer les recherches liées à l’ingénierie des phases, qui aident à découvrir les relations phase-performance et à affiner la prédiction dans les études d’électrocatalyse. »

Ensuite, Zou et son équipe recommandent aux chercheurs de poursuivre quatre domaines principaux pour faire progresser l’ingénierie de la phase cristalline pour la recherche en catalyse.

« Pour développer des catalyseurs compétents pour divers processus de conversion d’énergie à partir d’une focalisation sur les phases, nous proposons d’étudier la relation entre la phase cristalline et les niveaux d’activité catalytique, de combiner l’ingénierie des phases avec d’autres stratégies de conception, d’élucider les mécanismes de formation et d’évolution des phases non conventionnelles. , et d’enrichir la recherche catalytique de phases plus liquides », a déclaré Zou.


Étudier comment les surfaces en contact avec les phases gazeuses réactives changent dans différentes conditions


Plus d’information:
Hui Chen et al, Ingénierie de la phase cristalline des électrocatalyseurs pour les conversions d’énergie, nanorecherche (2022). DOI : 10.1007/s12274-022-4605-y

Fourni par Tsinghua University Press

Citation: L’ingénierie de la phase cristalline offre un aperçu du potentiel futur, selon les chercheurs (14 juillet 2022) Extrait le 14 juillet 2022 de https://phys.org/news/2022-07-crystal-phase-glimpse-future-potential .html

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