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FS-TAS飛秒瞬態(tài)吸收光譜如何提升電催化反應的效率

來源：時間：2025-07-10 15:54:37 瀏覽：1190次

FS-TAS如何提升電催化反應的效率

FS-TAS飛秒瞬態(tài)吸收光譜通過實時監(jiān)測電催化反應中的中間體和活性位點，為提升電催化反應效率提供關(guān)鍵信息，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：精確表征反應中間體、優(yōu)化催化劑活性位點構(gòu)型以及監(jiān)測外部條件對反應的影響。

飛秒瞬態(tài)吸收光譜

精確表征反應中間體

FS-TAS能夠揭示反應路徑，確定速率決定步驟，從而實現(xiàn)對電催化反應的優(yōu)化。例如，通過飛秒瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)，研究人員可以揭示光熱效應和連續(xù)熱電子注入的協(xié)同作用，實現(xiàn)超高效的分子氧活化。此外，脈沖電催化技術(shù)通過周期性切換電勢來提供動態(tài)路徑，調(diào)控電催化性質(zhì)，改變脈沖頻率、占空比和波形等參數(shù)，從而顯著影響電催化性能，這也可以借助FS-TAS進行優(yōu)化。

優(yōu)化催化劑活性位點構(gòu)型

FS-TAS可以分析不同條件下催化劑活性位點與反應物的相互作用，指導催化劑構(gòu)型的優(yōu)化。單原子催化劑（SACs）具有最高的原子利用率和可調(diào)節(jié)的配位環(huán)境，是CO?還原反應（CO?RR）的高效電催化劑。通過軸向配位設計可以進一步調(diào)控SACs的性能，優(yōu)化其電催化應用，而FS-TAS可以用于研究這些配位結(jié)構(gòu)對催化性能的影響。此外，通過快速合成方法（RSM）可以制備具有結(jié)構(gòu)靈活性和可調(diào)電子性質(zhì)的亞穩(wěn)態(tài)材料，用于清潔能源轉(zhuǎn)換，FS-TAS可以幫助確定這些亞穩(wěn)態(tài)材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

監(jiān)測外部條件對反應的影響

FS-TAS能夠監(jiān)測光、熱、電等外部條件對反應的影響，為調(diào)控反應條件提供參考。例如，在光催化CO?還原反應中，引入光可以使反應在環(huán)境條件下發(fā)生。通過將Lewis酸Bi原子引入金屬有機框架（MOF）結(jié)構(gòu)（PCN-224）中，可以促進環(huán)氧丙烷的開環(huán)反應。研究表明，光在反應中起著至關(guān)重要的作用，FS-TAS可以用來研究光激發(fā)后的電荷轉(zhuǎn)移過程。此外，通過調(diào)控陰離子取代，可以觸發(fā)不對稱層位移極化和氧化還原雙位點活化，從而實現(xiàn)高效的CO?光還原，FS-TAS可以用來研究這些過程中的電荷遷移機制。

總而言之，FS-TAS為在分子水平上研究和設計高效電催化劑提供了關(guān)鍵的動態(tài)信息，從而可以提升電催化反應的效率。

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