近日，东南大学化学化工学院、江苏省富碳材料器件工程实验室张袁健教授课题组报道了快速、准确和全面评估燃料电池电催化剂的新方法，相关成果以“Elucidating Electrocatalytic Oxygen Reduction Kinetics via Intermediates by Time-Dependent Electrochemiluminescence”为题在化学领域国际权威学术期刊Angew. Chem. Int. Ed.以Hot Paper形式在线发表。
氧还原反应是一种重要的能量转换电化学反应，开发高效、稳定和经济的氧还原电催化剂一直是碳达峰与碳中和科学研究的热点和难点之一。这其中，如何快速、准确和全面地评估电催化剂是一个关键科学问题，对于燃料电池的开发和电化学工业制备过氧化氢至关重要。尽管膜电极、旋转电极技术和表面增强光谱等方法在氧还原动力学的研究中取得了巨大成功，然而在电化学催化剂扩散层中，活性氧中间产物的时间和空间分布仍然未知，使得氧还原机理认识缺失，严重阻碍了高性能和高稳定氧还原电催化剂的发展，究其原因是微量和短寿命的活性氧中间产物在定量检测方面仍存在挑战。
东南大学张袁健教授课题组提出通过活性氧中间产物的生成来建立反应速率方程，使用超高灵敏的时间依赖电化学发光检测技术对碱性介质中的电催化氧还原进行了动力学评估，发现利用电化学发光强度可对氧还原电催化剂的性能进行快速分类。更为重要的是，由于活性氧中间产物和电化学发光试剂之间存在超高灵敏的定量化学反应，通过对电化学发光的衰减曲线进行分析，不仅得到了氧还原表观速率常数，还首次成功获得了活性氧中间产物在不同电位下的时间和空间分布等动力学信息。根据燃料电池和电化学合成过氧化氢对电化学氧还原催化剂的不同需求，这些全新的动力学信息有望指导高活性和高稳定电催化剂的设计和合成，从而助力推动实现碳达峰与碳中和的目标。本工作的第一、第二作者分别为东南大学化学化工学院博士生吴开庆和青年教师陈然副教授，通讯作者为张袁健教授，东南大学为该工作的唯一完成单位，该工作得到了国家自然科学基金的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202217078
中华人民共和国国家发展和改革委员会 中华人民共和国工业和信息化部 中华人民共和国应急管理部 中华人民共和国生态环境部 中华人民共和国科学技术部 中华人民共和国财政部 中华人民共和国商务部 中国石油和化学工业联合会
江苏省发展和改革委员会 江苏省工业和信息化厅 江苏省财政厅 江苏省生态环境厅 江苏省科学技术厅 江苏省商务厅 江苏省应急管理厅 江苏省市场监督管理局 江苏省统计局
北京市化学工业协会 天津市石油和化工协会 辽宁省石油和化学工业协会 内蒙古石油和化学工业协会 重庆市石油与天然气学会 河北省石油和化学工业协会 山西省化学工业协会 吉林省能源协会 黑龙江省石化行业协会 浙江省石油和化学工业行业协会 安徽省石油和化学工业协会 福建省石油和化学工业协会 江西省石油和化学工业协会 河南省石油和化学工业协会 湖北省石化行业协会 湖南省石油化学工业协会 广东省石油和化学工业协会 海南省石油和化学工业行业协会 四川省化工行业协会 贵州省化学工业协会 云南省化工行业协会 陕西省经济联合会 甘肃省石化工业协会 青海省化工协会
电话：协会：025-8799064 学会：025-86799482
会员服务部：025-86918841
信息部：025-86910067
传真：025-83755381
邮箱：jshghyxh@163.com
邮编：210019
地址：南京市梦都大街50号东楼(省科技工作者活动中心)5楼
增值电信业务经营许可证：苏B2-20110130
备案号：苏ICP备13033418号-1
